L'essentiel avec Coach Vince
Un bilan des forces est l’inventaire des forces exercées sur un objet ou sur un ensemble d’objets que tu as décidé d’étudier. Cet objet étudié s’appelle le système. Tu dois le nommer avant toute chose : « le système étudié est le livre », « le système étudié est le skieur » ou « le système étudié est la balle ». Cette étape évite une erreur fréquente : dessiner une force exercée par l’objet étudié sur son environnement. Dans un bilan, tu ne gardes que les forces reçues par le système. Une force traduit une interaction entre le système et un autre objet, appelé l’acteur de l’interaction. Une table agit sur un livre posé sur elle ; la Terre agit sur le livre par gravitation ; une main peut agir sur le livre par contact. Certaines interactions exigent un contact direct : poussée, traction, réaction d’un support, frottement, action d’un ressort. D’autres s’exercent à distance : l’attraction gravitationnelle de la Terre et, dans certaines situations précises, les interactions électriques ou magnétiques. Tu ne dois pas inventer une force parce qu’un objet bouge. Le mouvement n’est pas une force. Il faut chercher quel objet agit réellement sur le système et comment cette action s’exerce. Première règle de ton plan de jeu : un système clairement choisi, puis des acteurs clairement identifiés.
| Situation | Force reçue par le système | Acteur | Indice utile |
|---|---|---|---|
| Objet proche de la surface terrestre | Poids | Terre | Force à distance, verticale vers le bas |
| Objet posé sur un support | Réaction du support | Table, sol, mur ou rail | Force de contact, souvent perpendiculaire au support |
| Objet tiré par une corde tendue | Tension de la corde | Corde | Force de contact dirigée suivant la corde |
| Objet poussé ou tiré par une personne | Force exercée par la personne | Personne | Force de contact dans le sens de la poussée ou de la traction |
| Objet qui glisse sur une surface rugueuse | Force de frottement | Surface en contact | Force qui s’oppose au glissement ou à sa tendance |
| Objet déplacé dans l’air ou dans l’eau | Force exercée par le fluide | Air ou eau | Peut comporter une résistance opposée au mouvement |
Les forces se compensent uniquement lorsque leur résultante est nulle. Dans le cas simple de deux forces, elles doivent avoir la même direction, des sens opposés et la même valeur. Elles n’ont pas besoin d’avoir le même nom : le poids d’un livre et la réaction de la table peuvent se compenser. Si les forces se compensent, un système peut rester immobile ou conserver un mouvement rectiligne uniforme. Cette conclusion est valable dans le référentiel terrestre, utilisé dans les situations courantes étudiées au collège. Inversement, si un système est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme dans ce référentiel, les forces qui s’exercent sur lui se compensent. Ne conclus jamais que les forces se compensent seulement parce que l’objet avance : un vélo qui accélère, freine ou tourne n’est pas en mouvement rectiligne uniforme. Dans ces cas, la résultante des forces n’est pas nulle.
Le bilan des forces sert à expliquer l’évolution du mouvement, pas seulement à dessiner des flèches. Si la résultante des forces est nulle, la vitesse du système ne change pas : il reste au repos ou se déplace en ligne droite à vitesse constante. Un palet qui glisse presque sans frottement sur une surface horizontale illustre cette idée lorsque son poids et la réaction du support se compensent et qu’aucune force horizontale notable ne s’exerce sur lui. Si la résultante n’est pas nulle, le mouvement est modifié. Une force résultante dans le sens du mouvement peut augmenter la vitesse ; une force résultante de sens opposé peut la diminuer ; une force résultante dont la direction n’est pas celle du mouvement peut modifier la trajectoire. Lorsqu’un ballon lancé décrit une trajectoire courbe, son poids agit continuellement vers le bas : sa vitesse change donc de direction au cours du mouvement. Pour rédiger une réponse solide, suis toujours le même enchaînement logique : indique les forces reçues, compare leurs caractéristiques, précise si elles se compensent ou non, puis déduis l’état du mouvement. Ne mélange pas cause et conséquence. Tu n’écris pas « le chariot avance donc il subit une force vers l’avant ». Tu observes ou identifies d’abord les actions mécaniques ; ensuite, tu les relies au mouvement. Coach Vince te demande une rédaction courte, mais chaque mot doit être juste.
On te demande d’identifier les forces reçues par un système, de les représenter ou de relier leur compensation à l’état du mouvement.
Énoncé. Un livre est immobile sur une table horizontale. Réalise son bilan des forces et indique si les forces se compensent.
Résultat : Le livre reçoit son poids vers le bas et la réaction de la table vers le haut. Ces deux forces se compensent.
Énoncé. Un chariot se déplace en ligne droite à vitesse constante sur un sol horizontal. Il est tiré par une corde. Identifie les forces reçues et explique la situation.
Résultat : Le chariot reçoit quatre forces. Elles se compensent deux à deux, ce qui est cohérent avec un mouvement rectiligne uniforme.
Énoncé. Une balle est lâchée sans vitesse initiale. Au début de sa chute, sa vitesse augmente vers le bas. Que peux-tu conclure sur les forces ?
Résultat : Au début de la chute, le poids est supérieur à la résistance de l’air : les forces ne se compensent pas.
Annonce ton système
Au brevet, commence par nommer le système étudié avant de lister les forces. Cette phrase simple montre que tu sais quelles forces doivent apparaître dans le bilan.
Justifie la compensation
N’écris pas seulement « les forces se compensent ». Indique qu’elles ont même direction, sens opposés et même valeur, ou relie cette conclusion au repos ou au mouvement rectiligne uniforme.
Identifie le système étudié dans chaque situation.
Associe chaque force à l’objet qui l’exerce.
Indique si chaque affirmation est vraie ou fausse et corrige les affirmations fausses.
Complète le bilan des forces du livre immobile sur une table horizontale.
Analyse la situation et justifie tes réponses.
Un chariot avance en ligne droite à vitesse constante sur un sol horizontal. Une personne le tire avec une corde ; des frottements existent. Les forces horizontales se compensent-elles ?
Les forces verticales se compensent-elles ?
Déduis l’état des forces à partir du mouvement décrit.
Rédige une réponse complète en utilisant le vocabulaire scientifique attendu.
Un cadre est suspendu immobile à un fil vertical. Explique quelles forces il reçoit et justifie qu’elles se compensent.
Réalise le bilan des forces et analyse le mouvement.
Un skieur descend une pente et sa vitesse augmente. Il est en contact avec la neige et l’air. Indique les forces reçues par le skieur puis précise si elles se compensent.
Indique une erreur à éviter dans ce bilan.
Réponds avec des phrases scientifiques courtes et justifie lorsque cela est demandé.
| Erreur à éviter | Pourquoi | Le bon réflexe |
|---|---|---|
| Dessiner la force exercée par le livre sur la table dans le bilan du livre. | Cette force est reçue par la table, et non par le livre étudié. | Écris avant chaque flèche : « Qui exerce la force sur le système ? » |
| Affirmer que deux forces se compensent parce qu’elles sont opposées. | Deux forces opposées doivent aussi avoir la même direction et la même valeur. | Vérifie systématiquement les trois critères : direction, sens, valeur. |
| Dire qu’un objet en mouvement subit forcément une force dans le sens de son mouvement. | Un mouvement rectiligne uniforme est possible lorsque la résultante des forces est nulle. | Observe si la vitesse ou la trajectoire change avant de conclure sur la résultante. |
Demandez à votre enfant de verbaliser son raisonnement avant de regarder une correction.
Temps conseillé : ~20 min.
Non. La masse caractérise la quantité de matière d’un objet ; le poids est la force exercée par la Terre sur cet objet.
Oui, souvent. Un livre immobile sur une table reçoit son poids et la réaction de la table, qui se compensent.
Oui. Un objet peut recevoir simultanément son poids, une réaction de support, une traction, des frottements et une force exercée par l’air.
Seulement si une échelle ou des valeurs sont fournies et si la consigne le demande. Sinon, les directions, les sens et les légendes doivent surtout être corrects.
Cinq formats prêts à utiliser : complète, élève, vidéoprojection, dys et noir et blanc. Gratuit, sans inscription.
Le QG