Cet article explique ce que sont les forces parallèles. Vous trouverez également des exemples de systèmes de forces parallèles. Enfin, vous pourrez voir comment calculer la force résultant d'un système de forces parallèles dans une même direction et d'un système de forces parallèles dans une direction différente.
Que sont les forces parallèles ?
Les forces parallèles sont les forces dont les lignes d'action sont parallèles. Autrement dit, deux forces ou plus sont parallèles lorsqu’elles ont la même direction.
Deux forces parallèles peuvent avoir la même direction ou avoir des directions opposées. Mais tant que les lignes sur lesquelles elles sont projetées sont parallèles, les forces sont considérées comme parallèles.
Notez que, par définition, deux forces parallèles ne peuvent pas être des forces concurrentes , mais elles peuvent être des forces colinéaires .
Exemples de forces parallèles
Pour bien comprendre le concept de forces parallèles, voici deux exemples tirés de la vie quotidienne de ce type de forces.
Par exemple, lorsque deux personnes tentent de déplacer horizontalement un objet très lourd en même temps, elles exercent deux forces parallèles dans la même direction, puisque les deux personnes veulent déplacer l’objet du même côté.
Un autre exemple de deux forces parallèles est celui où nous sautons avec les deux jambes en même temps. Pour sauter, chaque jambe applique une force verticale contre le sol.
Dans les sections suivantes, nous allons voir comment deux forces parallèles sont remplacées par une force résultante. Cependant, afin de comprendre les exercices de forces parallèles suivants, vous devez d'abord connaître quelles sont les conditions d'équilibre .
Forces parallèles dans la même direction
La force résultant de deux forces parallèles de même direction est une force dont la valeur est la somme des modules des forces parallèles, et son point d'application répond à la relation suivante :
L'équation utilisée pour obtenir le point d'application de la force résultante provient de l'application de la condition d'équilibre du moment, c'est-à-dire de la deuxième condition d'équilibre.
Par exemple, si l'on veut additionner deux forces parallèles de 9 N et 15 N de même direction séparées par une longueur de 12 m, il faut d'abord additionner les intensités des forces pour trouver la valeur de la force résultante :
Reste maintenant à déterminer le point d'application de la force. Pour ce faire, il faut résoudre l’équation suivante :
En conclusion, la force résultant du système de ces deux forces parallèles est une force de magnitude 24 N et se situe à 7,5 m à droite du point d'application de la première force.
Forces parallèles dans la direction opposée
La force résultante de deux forces parallèles de direction opposée est une force dont la valeur est égale à la différence des modules des forces parallèles, et pour calculer son point d'application il faut appliquer la relation suivante :
Par exemple, si l'on veut remplacer deux forces parallèles de 11 N et 7 N de directions différentes séparées par une longueur de 8 m par leur force résultante, il faut d'abord soustraire les amplitudes des forces pour trouver la valeur de la force résultante. :
Une fois calculé le module de la force résultante, il ne reste plus qu'à trouver son point d'application, nous proposons donc l'équation suivante et la résolvons :
La force résultante de ce système de forces parallèles est donc une force de magnitude 4 N et se situe à 14 m à gauche du point d’application de la première force.
En revanche, lorsque deux forces parallèles dans des directions opposées ont la même intensité, on dit en physique qu’il s’agit d’une paire de forces. La caractéristique d’un couple de forces est qu’elle génère un moment et fait donc tourner le corps. Vous pouvez voir comment le moment de quelques forces est calculé en cliquant ici :