Aller au contenu principal

2.2 Qu'est-ce qu'une force ?

BiomécaniqueCinétiqueSection 2.27 min de lecturemis à jour le 28 août 2026
Objectifs de la section

Cette section définit la grandeur centrale du chapitre : une force est une action mécanique exercée par un objet sur un autre, qui peut modifier le mouvement du corps qui la reçoit ou provoquer sa déformation. Elle décompose cette définition morceau par morceau — toujours deux corps, deux effets possibles — et montre ce que chacun change à la façon de raisonner. À la fin de cette section, vous devez être capable d'énoncer la définition complète d'une force, d'expliquer pourquoi on ne peut pas décrire une force sans nommer deux corps, et d'illustrer chacun des deux effets par un exemple.

2.2.1 La définition, d'un bloc​

Une force est une action mécanique exercée par un objet sur un autre. Elle peut modifier le mouvement du corps qui la reçoit — le mettre en mouvement, ou faire varier sa vitesse — ou provoquer la déformation de ce corps1. Son unité de mesure est le newton, de symbole N (sa définition précise viendra au §2.8 : elle demande un outil que nous n'avons pas encore).

Cette définition est courte mais dense. Les trois sous-sections qui suivent la déplient morceau par morceau : d'abord « exercée par un objet sur un autre », puis chacun des deux effets possibles.

2.2.2 « Exercée par un objet sur un autre » : toujours deux corps​

Une force ne se décrit jamais seule. Il faut toujours nommer deux corps : celui qui exerce l'action, et celui qui la reçoit. On dit donc toujours : la force exercée par quelque chose sur quelque chose — la force exercée par le sol sur le pied, la force exercée par le muscle sur l'os, la force exercée par la chaise sur vous.

Autrement dit, une force décrit une interaction entre deux objets2. Un corps peut subir plusieurs forces à la fois (vous, en ce moment : celle de la chaise, celle de la Terre), mais chaque force, prise une à une, met en jeu exactement deux corps.

Retenez cette formulation « par … sur … » : elle servira dans tout le reste du chapitre, et c'est elle qui évitera les confusions au moment des lois de Newton.

2.2.3 Premier effet : modifier le mouvement​

Dans cette scène, Marcel exerce une force sur le cube. Le cube était immobile ; il se met en mouvement : son mouvement a été modifié.

« Modifier le mouvement » ne veut pas seulement dire mettre en marche quelque chose qui était à l'arrêt. Cela veut dire faire varier la vitesse : démarrer, accélérer, ralentir, s'arrêter. Ce sont tous des changements de vitesse, et tous demandent une force.

Vous reconnaissez ici le vocabulaire du chapitre 1 : une variation de vitesse au cours du temps, c'est une accélération (§1.7). En d'autres termes : une force produit une accélération. Le lien de cause à effet entre cinétique et cinématique, annoncé en §2.1, prend ici tout son sens — la force produit directement un paramètre qui décrit le mouvement.

2.2.4 Second effet : déformer​

Cette fois, la poussée ne produit aucun mouvement. Et pourtant il se passe quelque chose : le cube s'écrase. Il y a bien une force ; elle n'a rien changé au mouvement, mais elle a changé la forme du corps. Un changement de forme provoqué par l'application d'une force est une déformation3. C'est pour cela qu'on ne peut pas définir une force uniquement par le mouvement qu'elle provoque.

Tant que la déformation reste petite, elle est réversible : le corps reprend sa forme dès que la force cesse de s'appliquer4. Mais imaginez que Marcel s'entête et pousse de plus en plus fort. Au-delà d'une certaine limite, le comportement du matériau change : la déformation devient irréversible — le corps ne reprend plus sa forme ni sa taille, même quand la force cesse — et si la contrainte continue de croître, le matériau se déforme ainsi jusqu'au point de rupture5. Tout corps possède donc une limite de résistance (les physiciens parlent de limite d'élasticité) : en deçà, la déformation s'efface ; au-delà, elle devient définitive, jusqu'à la rupture.

Nos tissus obéissent à la même mécanique. Muscles, os, tendons et cartilages se déforment en permanence — à chaque pas, à chaque contraction, à chaque appui — et chacun a sa limite de résistance (le tendon, par exemple : étiré de moins de 4 % de sa longueur, il revient à son état initial ; au-delà de 8 à 10 %, c'est la rupture6). Quand cette limite est dépassée, le tissu ne revient pas à son état de départ : selon le tissu, cela donne une élongation, une déchirure, une fracture. Une blessure, mécaniquement, c'est une déformation qui est allée trop loin7.

Le mot « déformation » recouvre en réalité plusieurs modes de charge, selon la façon dont la force s'applique au corps7 : la compression (le corps est écrasé selon son axe — l'os du membre inférieur à chaque appui), la tension (il est étiré — le tendon quand le muscle tire), le cisaillement (deux couches glissent l'une par rapport à l'autre), la torsion (il est tordu autour de son axe — le tibia quand le pied reste bloqué au sol tandis que le corps tourne) et la flexion (il est courbé — un os long chargé loin de ses appuis). Chaque tissu résiste plus ou moins bien à chaque mode, et beaucoup de blessures s'expliquent par un mode de charge inhabituel plus que par une force exceptionnelle. La rupture du ligament croisé antérieur du genou en est l'illustration classique : environ 75 % des ruptures surviennent avec un contact minime ou sans aucun contact8 — pas de choc d'une intensité hors norme, mais un appui-pivot (un changement brusque de direction, pied planté au sol) qui impose au genou une charge en rotation qu'il tolère mal8.

Figure 2.2figure à produire
Figure 2.2 — Les cinq modes de charge : compression, tension, cisaillement, torsion, flexion. (Schéma à produire — hors diaporama.)
Glossaire de la section4 termes
Force
Action mécanique exercée par un objet sur un autre ; elle peut modifier le mouvement du corps qui la reçoit ou provoquer sa déformation. Unité : le newton (N). Elle se décrit toujours en nommant les deux corps : « la force exercée par … sur … ».
Newton (N)
Unité de mesure de la force. Sa définition précise est donnée au §2.8.
Déformation
Changement de forme d'un corps provoqué par l'application d'une force. Réversible tant qu'elle reste sous la limite de résistance du corps.
Limite de résistance
Niveau de contrainte au-delà duquel la déformation d'un corps devient irréversible (terme des physiciens : limite d'élasticité), jusqu'au point de rupture. Appliquée aux tissus : au-delà de cette limite, la déformation devient une blessure (élongation, déchirure, fracture).
À la fin de cette section, je dois être capable de…0 / 4
  1. Énoncer la définition complète d'une force, avec son unité.
  2. Décrire une force en nommant les deux corps (« exercée par … sur … ») sur des exemples de la vie courante.
  3. Expliquer les deux effets possibles d'une force, avec un exemple chacun.
  4. Expliquer ce qu'est, mécaniquement, une blessure.
Vérifiez votre compréhensioncorrigé au clic

Une force est une action mécanique exercée par un objet sur un autre ; elle peut modifier le mouvement du corps qui la reçoit ou provoquer sa déformation.

Oui. L'absence de mouvement ne prouve pas l'absence de force : le cube s'écrase, il se déforme. La déformation est le second effet possible d'une force — c'est précisément pourquoi la définition ne se limite pas au mouvement.

La force exercée par la chaise sur vous (elle vous soutient), et la force exercée par la Terre sur vous (la force gravitationnelle, qui vous attire vers le bas). Toute réponse nommant les deux corps de chaque force est correcte — « la force de la chaise », sans dire sur quoi elle s'exerce, ne décrit pas une force.

Footnotes​

  1. La définition intuitive des manuels — « push or pull » — est un point de départ que ce cours élargit, car elle omet la déformation. OpenStax, College Physics 2e, §4.1 Development of Force Concept (CC BY). https://openstax.org/books/college-physics-2e/pages/4-1-development-of-force-concept#:~:text=a%20push%20or%20a%20pull — verbatim : « Our intuitive definition of force—that is, a push or a pull—is a good place to start ». Caractère mesurable et directionnel : Hamm K., Biomechanics of Human Movement (OpenStax / BCcampus, CC BY), §6.1. https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/4-1-development-of-force-concept-2/#:~:text=both%20magnitude%20and%20direction — verbatim : « both magnitude and direction (therefore, it is a vector quantity) ». ↩

  2. Toute force met en jeu deux corps — c'est ce que formalise Hamm K. (OpenStax / BCcampus), §6.4. https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/4-5-newtons-third-law-of-motion-symmetry-in-forces-2/#:~:text=Whenever%20one%20body%20exerts%20a%20force%20on%20a%20second%20body — verbatim : « Whenever one body exerts a force on a second body » ; la suite de la phrase est l'objet du §2.9. ↩

  3. Hamm K. (OpenStax / BCcampus), §10.1 Force-Deformation Curve. https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/4-2-hookes-law-originally-section-5-3-elasticity-stress-and-strain-2/#:~:text=A%20change%20in%20shape%20due%20to%20the%20application%20of%20a%20force%20is%20a%20deformation — verbatim : « A change in shape due to the application of a force is a deformation ». ↩

  4. Hamm K. (OpenStax / BCcampus), §10.1, même page. Réversibilité des petites déformations : https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/4-2-hookes-law-originally-section-5-3-elasticity-stress-and-strain-2/#:~:text=the%20object%20returns%20to%20its%20original%20shape%20when%20the%20force%20is%20removed — verbatim : « the object returns to its original shape when the force is removed—that is, the deformation is elastic for small deformations ». Rupture : https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/4-2-hookes-law-originally-section-5-3-elasticity-stress-and-strain-2/#:~:text=large%20enough%20stress%20to%20the%20material%20will%20cause%20it%20to%20break — verbatim : « Eventually a large enough stress to the material will cause it to break or fracture ». ↩

  5. Comportement plastique au-delà de la limite d'élasticité — OpenStax, University Physics vol. 1, §12.4 Elasticity and Plasticity (CC BY). https://openstax.org/books/university-physics-volume-1/pages/12-4-elasticity-and-plasticity#:~:text=exhibits%20plastic%20behavior — verbatim : « For stresses beyond the elastic limit, a material exhibits plastic behavior. This means the material deforms irreversibly and does not return to its original shape and size, even when the load is removed ». Point de rupture : https://openstax.org/books/university-physics-volume-1/pages/12-4-elasticity-and-plasticity#:~:text=fracture%20point — verbatim : « The material continues to be plastically deformed until the stress reaches the fracture point (breaking point) ». ↩

  6. Courbe contrainte-déformation du tendon — Physiopedia, Tendon Biomechanics. Zone élastique : https://www.physio-pedia.com/Tendon_Biomechanics#:~:text=return%20to%20its%20original%20length%20when%20unloaded — verbatim : « If strain is less than 4%, the tendon will return to its original length when unloaded » ; déformation plastique : https://www.physio-pedia.com/Tendon_Biomechanics#:~:text=irreversible%20plastic%20deformation — verbatim : « resulting in irreversible plastic deformation » ; rupture : https://www.physio-pedia.com/Tendon_Biomechanics#:~:text=macroscopic%20failure%20soon%20follows — verbatim : « If the tendon stretches beyond 8-10% of its original length, macroscopic failure soon follows ». ↩

  7. Les modes de charge du corps et leur lien avec la blessure relèvent d'un chapitre dédié du manuel de référence — Hamm K. (OpenStax / BCcampus), chapitre 10 — Mechanism of Injury, objectifs du chapitre. https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/part/chapter-10-mechanism-of-injury/#:~:text=describe%20the%20different%20types%20of%20load%20on%20the%20body — verbatim : « describe the different types of load on the body » ; les objectifs listent compression, tension, cisaillement (shear), torsion et flexion (bending) parmi les termes à définir. ↩ ↩2

  8. Mécanisme de rupture du ligament croisé antérieur — Physiopedia, Anterior Cruciate Ligament (ACL) Injury. Part des ruptures sans contact : https://www.physio-pedia.com/Anterior_Cruciate_Ligament_(ACL)_Injury#:~:text=Approximately%2075%25%20of%20ruptures — verbatim : « Approximately 75% of ruptures are sustained with minimal or no contact at the time of injury ». Mécanisme d'appui-pivot : https://www.physio-pedia.com/Anterior_Cruciate_Ligament_(ACL)_Injury#:~:text=cut%2Dand%2Dplant%20movement%20is%20the%20typical%20mechanism — verbatim : « A cut-and-plant movement is the typical mechanism that causes the ACL to tear, being a sudden change in direction or speed with the foot firmly planted ». ↩ ↩2

Dernière mise à jour le