Les forces naturelles
Nous savons tous ce qu’est une force mais ne pouvons l’expliquer facilement. Une force ne peut se voir. On ne peut qu’en voir ou sentir les effets. Imaginons une voiture qui n’a plus d’essence. Elle reste sur place si personne ne la fait bouger. Nous devons utiliser de la force pour la faire rouler. Une force est donc ce qui peut faire bouger un objet. Supposons qu’on pousse la voiture (force de poussée). La voiture va rouler sur la route, ralentir et s’arrêter ou bien heurter quelque chose et s’arrêter. Si elle ralentit et s’arrête, c’est à cause d’une force de frottement. Si elle heurte une autre voiture, c’est une autre force de poussée qui l’arrêtera. Elle peut aussi rebondir sur l’autre voiture et changer de direction. Une force est donc aussi ce qui fait qu’un objet arrête de se mouvoir ou change de direction quand il bouge. Une force peut aussi modifier une forme. Les forces de poussée sont à l’origine de pressions. Nous utilisons cette pression pour extraire le jus d’une orange. Les forces d’étirement provoquent des tensions. C’est la tension de la corde d’un arc qui peut propulser une flèche.
Qu’arrive-t-il si un objet commence à bouger et qu’aucune force ne vient l’arrêter? Une voiture ne peut rouler seule pendant longtemps sur une route, parce que le frottement la ralentit et la stoppe. Si la route est mouillée ou verglacée, la voiture ira beaucoup plus loin, car le frottement sera réduit. S’il n’y avait aucun frottement, la voiture pourrait continuer indéfiniment à rouler à condition qu’aucun obstacle ne l’arrête. Si vous êtes assis sur une chaise en train de lire ce livre, y a-t-il des forces agissant sur vous ? Vous ne bougez pas; vous restez assis. Cependant, une force appelée gravité vous tire vers le bas alors que la chaise vous pousse vers le haut. Ces deux forces se compensent, c’est pourquoi il n’y a pas de mouvement : elles sont en équilibre. Un avion en vol demeure en équilibre grâce à deux couples de forces : son poids est compensé par la poussée de l’air sur les ailes, et sa résistance à l’avancement par la poussée de ses réacteurs.
La gravité est une des forces les plus importantes. Nous savons que si nous laissons tomber une pierre, elle tombera verticalement sur le sol. Elle est attirée vers le centre de la Terre, vers lequel elle poursuivrait son chemin si elle le pouvait. Ce qui est le plus étrange, c’est que la gravité peut s’exercer à distance. Aucune force n’est visible entre la pierre et le sol, et nous n’avons ni poussé ni jeté la pierre. Nous l’avons juste laissée tomber. Elle est attirée vers le centre de la Terre par l’attraction gravitationnelle. C’est la force de la gravité qui donne du poids à tous les objets. Cependant, dans certains cas, nous pouvons changer de poids. Imaginons que nous soyons dans un ascenseur rapide. Lorsqu’il accélère, nous avons l’impression que notre poids augmente car, à la gravité s’ajoute la force de poussée sous nos pieds. Quand il ralentit, la poussée sous nos pieds est réduite et nous avons l’impression d’être plus légers.
Les astronautes sont habitués à ces variations de poids. Quand une fusée 1tart, elle accélère jusqu’à atteindre une vitesse d’environ 28 000 km par heure, et cela en une douzaine de minutes. Il en résulte que les astronautes éprouvent une force (G) qui peut aller jusqu’à cinq fois celle de leur poids normal. Lorsque la fusée atteint son orbite, la force de gravité est compensée par d’autres forces. Les astronautes, le véhicule spatial, deviennent sans poids : c’est la gravité 0. Le véhicule spatial n’a pas besoin de combustible pour se déplacer. Comme il n’y a pas d’atmosphère, aucun frottement ne vient le ralentir ou l’arrêter. Il est en chute libre.
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