Chapitres
Au commencement était l'action
Johann Wolfgang von Goethe
Dans la vie de tous les jours, lorsqu'un objet agit sur un autre objet, on dit qu'une action mécanique s'exerce. De plus, sur un même objet, plusieurs actions mécaniques peuvent s'appliquer.
Qu'il s'agisse du vent sur la voile d'un parachute, ou la pichenette d'un doigt sur une bille, on retrouve des actions mécaniques absolument partout au quotidien... mais aussi dans les problèmes de physique !
Il existe
grands types d'actions mécaniques : les actions mécaniques de contact et les actions mécaniques à distance.
De l'aimant sur une bille en acier en passant par le pied d'un joueur de football sur le ballon, voici tout ce qu'il faut savoir pour être incollable sur le rapport objet-action !
Pourquoi faire un diagramme objet-action ? 📊
Les actions mécaniques comme on les imagine peuvent avoir plusieurs effets :
Mettre en mouvement un objet
Modifier sa vitesse ou bien sa trajectoire
Le déformer
La masse de l'objet qui subit les actions a également un effet sur l'importance de ces effets. En effet, plus cet objet est léger, plus il subit les effets des objets qui agissent sur lui.
Afin de prévoir le comportement d'un objet, il est donc important de connaître l'ensemble des actions mécaniques qui s'appliquent sur cet objet.
On l'aura compris, le bilan des actions mécaniques agissant sur un objet ou sur un système étudié peut être réalisé au moyen de la construction d'un diagramme objet-action.
Construire un diagramme objet-action : méthode ✏️
Afin de construire un diagramme objet-action, il convient d'appliquer les différentes étapes de la méthode ci-dessous :
- Étape n°1 : Dans un premier temps, il est important de préciser le système étudié et placer son nom au centre du diagramme objet-action (dans un ovale ou un rectangle en général)
- Étape n°2 : Réaliser une liste des systèmes qui interagissent avec le système étudié puis disposer leurs noms autour de celui du système étudié (dans des ovales ou des rectangles en général avec une couleur différente).
- Étape n°3 : Pour finir, il suffit d'ajouter des flèches pour représenter l'action d'un objet sur l'objet / le système étudié. Les flèches indiquent le sens de l'action. Elles sont donc orientées vers le centre du diagramme où se trouve le système étudié. Elles sont en traits pleins pour les actions de contact et en pointillés pour les actions à distance.
Remarques :
On parle d'action mécanique de contact lorsqu'il y a un contact entre l'objet qui agit et le système étudié. Par exemple : un marteau qui tape un clou pour l'enfoncer.
A contrario, on parle d'action mécanique à distance lorsqu'il n'y a pas de contact entre l'objet qui agit et le système étudié. Par exemple : la gravité de la terre, qui attire un objet qu'on lâche.
Quelques exemples de diagrammes objet-action 📝
Exemple n°1 : une bille en acier qui tombe d'une table 🎱
Suivons les étapes de la méthode décrite plus haut afin d'établir le diagramme objet-action de cet exemple n°1.
Étape n°1 : le système étudié est la bille en acier.
Étape n°2 : cette bille en acier est soumise à son propre poids en raison de l'action gravitationnelle qu'exerce la planète Terre sur elle. La bille est aussi en contact avec l'air mais la forte densité de l'acier et la faible hauteur de chute permettent de négliger à la fois la poussée d'Archimède de l'air ainsi que ses frottements.
Étape n°3 : l'action de la Terre sur la bille en acier est une action à distance. Elle sera donc modélisée en pointillés. Ce qui donne alors le diagramme objet-action ci-dessous.
Exemple n°2 : une bille en acier posée sur le sol 🏚
Suivons les étapes de la méthode décrite plus haut afin d'établir le diagramme objet-action de cet exemple n°2.
- Étape n°1 : le système étudié est la bille en acier.
- Étape n°2 : comme dans l'exemple précédent, la bille est toujours soumise à l'action à distance de la Terre. Par ailleurs, cette fois, elle subit également l'action de contact du sol.
- Étape n°3 :
L'action de la Terre sur la bille en acier est une action à distance, elle sera modélisée par une flèche en pointillés
L'action du sol sur la bille en acier est une action de contact, elle sera cette fois modélisée par une flèche en traits pleins.
Ce qui donne alors le diagramme objet-action ci-dessous :
Exemple n°3 : une bille en acier qui roule sur le sol et qui est attirée par un aimant 🧲
Suivons les étapes de la méthode décrite plus haut afin d'établir le diagramme objet-action de cet exemple n°3.
- Étape n°1 : Le système étudié est à nouveau la bille en acier,
- Étape n°2 : Comme dans l'exemple n°2, la bille en acier subit toujours l'action à distance de la Terre, ainsi que l'action de contact du sol. En plus de ces actions, il faut également noter que l'aimant exerce une action à distance sur la bille en acier,
- Étape n°3 :
L'action de la Terre sur la bille en acier est une action à distance, elle sera modélisée par une flèche en pointillés
L'action du sol sur la bille en acier est une action de contact, elle sera cette fois modélisée par une flèche en traits pleins
L'action de l'aimant sur la bille en acier est une action à distance, elle sera donc modélisée par une flèche en pointillés.
Ce qui donne alors le diagramme objet-action ci-dessous :
Remarque : bien veiller à placer le système étudié au centre du diagramme objet-action.
Pour aller plus loin : le diagramme objet-interaction 🔁
Dans le même esprit que le diagramme objet-action, il est également possible de réaliser un diagramme objet-interaction. En effet, lorsqu'un objet X exerce une action sur un objet Y, cette action est réciproque et l'objet Y exerce systématiquement une action sur l'objet X : on parle alors d'interaction entre les objets X et Y.
Pour établir ce diagramme objet-interaction, la méthode à suivre est exactement la même que pour le diagramme objet action.
La seule différence se situe au niveau des flèches : chaque flèche orientée d'un objet vers le système étudié est systématiquement accompagnée d'une autre flèche orientée dans le sens inverse. Cette nouvelle flèche symbolise tout simplement l'action réciproque du système étudié sur les autres systèmes.
Quelques remarques à propos des actions mécaniques 🌍
Sur la Terre, tout objet possède un poids et subit donc une action gravitationnelle de la Terre qui figurera donc dans la plupart des diagrammes objet-action. C'est par exemple le cas dans les trois exemples de diagrammes objet-action développés plus haut.
Il ne faut pas confondre l'action de la Terre dans son ensemble (= la gravitation) avec l'action qu'exerce le sol sur la zone où repose l'objet.
Lorsque l'on réalise l'inventaire des actions mécaniques s'exerçant sur un système étudié, on néglige souvent les actions de frottement de l'air ainsi que la poussée d'Archimède qu'exerce ce dernier (voir les exemples développés plus haut). Ces actions sont par contre à prendre en considération lorsque leurs effets sont notables (par exemple si le système étudié est une montgolfière, une planche à voile ou encore un voilier)
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Je pensais que j’allais trouver aussi des informations sur les forces, comme cela va ensemble… Sinon, merci beaucoup pour cet article très clair!
Bonjour ! Nous avons rédigé bon nombre de cours sur les forces, qui complètent en profondeur cette leçon-ci. Et en voici une sélection :
– https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/seconde/mecanique/force.html
– https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/cours-ps-1/3eme-ps-1/initiation-au-mouvement.html
– https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/cours-ps-1/3eme-ps-1/le-mouvement.html
– https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/cours-ps-1/1ere-s-ps-1/lien-interactions-et-forces.html
En espérant vous avoir aidé, bonne journée !