En mécanique, un système désigne l'objet étudié. Si ce système subit une déformation, un mouvement, ou un changement dans son mouvement, cela résulte d'une action mécanique exercée sur lui.
Pour représenter les interactions d'un système, on utilise un Diagramme Objet Interaction (DOI), qui inclut à la fois le système étudié, les objets environnants, et leurs interactions. Les DOI précisent quelles interactions impliquent le système étudié, et si elles sont à distance ou par contact.
Pour créer un Diagramme Objet Interaction (DOI) :
1. Préciser le système étudié et le placer au centre du diagramme dans un ovale ou un rectangle.
2. Faire une liste des systèmes qui interagissent avec le système étudié et disposer leurs noms autour de celui-ci, dans des ovales ou des rectangles de couleur différente.
3. Ajouter des flèches indiquant le sens de l'action, orientées vers le centre du diagramme où se trouve le système étudié. Les flèches sont en traits pleins pour les actions de contact et en pointillés pour les actions à distance.
Le principe de l’interaction (action/réaction) énonce que pour qu'un système mécanique subisse une déformation ou une modification de sa vitesse (en termes de valeur ou de direction), il faut qu'un autre système exerce une action mécanique sur lui. En retour, le premier système exerce également une action sur le second. Ces actions réciproques sont appelées interactions entre deux corps ou objets. En résumé, pour qu'il y ait un changement dans le mouvement ou la forme d'un système mécanique, une interaction entre ce système et un autre est nécessaire.
Lorsque les systèmes ou objets interagissent en se touchant, cela constitue une action de contact. Cette action mécanique est répartie sur toute la surface de contact et cesse dès que le contact entre les objets est rompu. Quand les systèmes ou objets interagissent sans se toucher physiquement, on parle d'action à distance.
Une force peut entraîner les effets suivants sur un corps :
Selon les circonstances, une force peut produire un, deux ou les trois effets simultanément. L'effet dépend de l'orientation, de la direction, de la valeur de la force et de la nature du corps sur lequel elle agit.
La force gravitationnelle ou le poids, symbolisée par P, est l'action mécanique exercée à distance par la Terre sur les objets. Elle est exprimée en Newton (N). Cette force dépend de la masse de l'objet (m en kg) et de l'accélération due à la gravité ou de l’intensité de pesanteur (g en m/s² ou N/kg), qui est généralement de 9,81 m/s² sur Terre.
La formule pour calculer la force gravitationnelle :
Les fluides, qu'ils soient gaz ou liquides, exercent une action mécanique sur les surfaces avec lesquelles ils entrent en contact. Cette action est représentée par une force appelée force pressante. La force pressante, symbolisée par F, est exprimée en Newtons (N), et elle est déterminée par la pression, symbolisée par P, mesurée en Newtons par mètre carré (N/m²), et la surface de contact, symbolisée par S, mesurée en mètres carrés (m²).
La formule pour calculer la force pressante :
La force appliquée par un ressort est égale à l'étirement ou à la compression du ressort multiplié par sa constante de rappel. Cette force, symbolisée par F, est exprimée en Newtons (N). La longueur initiale du ressort est représentée par L0 en mètres, tandis que la longueur finale après étirement ou compression est représentée par L en mètres. La constante de rappel du ressort, symbolisée par k, est sans unité et est également appelée coefficient de raideur.
La formule pour calculer la force exercée par le ressort :