Une force peut être considérée comme une poussée ou une poussée dans une direction spécifique. Lorsqu’une force est appliquée à un objet, le mouvement résultant de l’objet dépend de l’endroit où la force est appliquée et de la manière dont l’objet est confiné.Si l’objet n’est pas confiné et que la force est appliquée à travers le centre de gravité, l’objet se déplace en traduction pure, comme décrit par les lois du mouvement de Newton.Si l’objet est confiné (ou épinglé) à un endroit appelé apivot, l’objet est à propos du pivot, mais ne se traduit pas.La force est transmise à travers le pivotet les détails de la rotation dépendent de la distance entre la force appliquée et le pivot.Si l’objet n’est pas confiné et que la force est appliquée à une certaine distance du centre de gravité, l’objet se translate et tourne autour du centre de gravité.Les détails de la rotation dépendent de la distance entre la force appliquée et le centre de gravité.Le mouvement des objets volants est décrit par ce troisième type de mouvement; une combinaison de translation et de rotation.

Une force F est une quantité d’avecteur, ce qui signifie qu’elle a à la fois une grandeur et une direction qui lui sont associées. La direction de la forceest importante car le mouvement résultant de l’objectifest dans la même direction que la force.Le produit de la force et de la distance perpendiculaire au centre de gravité pour un objet non confiné, ou au pivot pour un objet confiné, est appelé le couple ou le moment.Un couple est également une quantité vectorielle et produit une rotationde la même manière qu’une force produit une translation. A savoir, un objet au repos, ou tournant à une vitesse angulaire constante, continuera à faire sountil est soumis à un couple externe. Un couple produit un changementdans la vitesse angulaire appelée accélération angulaire.

La distance L utilisée pour déterminer le couple T est la distance entre le pivot p et la force, mais mesurée perpendiculairement à la direction de la force.Sur la figure, nous montrons quatre exemples de couples pour illustrer les principes de base régissant torques.In chaque exemple un poids bleu W agit sur une barre rouge, qui s’appelle un bras.

Dans l’exemple 1, la force (poids) est appliquée perpendiculairement au bras. Dans ce cas, la distance perpendiculaire est la longueur dubar et le couple est égal au produit de la longueur et de la force.

Dans l’exemple 2, la même force est appliquée au bras, mais la force agit maintenant à travers le vivot. Dans ce cas, la distance du pivot perpendiculaire à la forceest nulle. Donc, dans ce cas, le couple est également nul.Pensez à une porte à charnière. Si vous poussez sur le bord de la porte, vers la charnière, la porte ne bouge pas car le couple est nul.

L’exemple 3 est le cas général dans lequel la force est appliquée à un certain angle a pour le bras. La distance perpendiculaire est donnée partrigonométrie comme la longueur du bras (L) fois la cosine (cos) de l’angle.Le couple est alors donné par :

Les exemples 1 et 2 peuvent être dérivés de cette formule générale, puisque la cosine de 0 degré vaut 1,0 (Exemple 1) et le cosinus de 90 degrés vaut 0,0 (exemple 2).

Dans l’exemple 4, le pivot a été déplacé de l’extrémité de la barre vers un emplacement proche du milieu de la barre. Des poids sont ajoutés des deux côtés de la pivot.To la droite un seul poids W produit une force F1 agissant à une distance L1 du pivot. Cela crée un couple T1 égal àproduit de la force et de la distance.

À gauche de la flèche, deux poids W produisent une force F2 à une distance L2.Cela produit un couple T2 dans une direction opposée à T1 car la distance est dans la direction opposée.

Si le système était en équilibre, ou équilibré, les couples seraient égaux et aucun couple net n’agirait sur le système.

Si le système n’est pas en équilibre ou déséquilibré, la barre tourne autour du pivot dans le sens du couple plus élevé.Si F2 = 2 * F1, quelle est la relation entre L1 et L2 pour équilibrer le système? Si F2 = 2 * F1 et L1 = L2, dans quelle direction le système tournerait-il ?

Les ingénieurs aéronautiques utilisent le couple généré par les surfaces aérodynamiques pour stabiliser et contrôler les avions.Sur les avions, les gouvernes produisent des forces aérodynamiques.Ces forces sont appliquées à une certaine distance de l’avion cg et, par conséquent, provoquent la rotation de l’aéronef. Les élévateurs produisent un moment de cliquetis, le plus puissant produit un moment de cliquetis et les ailerons produisent un moment de roulage. La possibilité de faire varier la quantité dela force et le moment permettent au pilote de manœuvrer ou de couper l’avion.Sur les fusées modèles, les fusées sont utilisées pour générer un couple autour du centre de gravité de la fusée afin de fournir la capacité pendant le vol motorisé.Sur les cerfs-volants, les forces aérodynamiques et de poids produisent un couple autour du point de la bride.La distance du point de bride et l’ampleur des forces ont un fort effet sur les performances du cerf-volant.

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