Le ressort, introduction

Nous expliquons de façon simplifiée l’origine physique du comportement élastique d’un ressort en acier. Pour cela nous considérons l’interaction de deux atomes de fer en mettant en évidence la distance d’équilibre à laquelle les atomes n’exercent plus de force d’interaction mutuelle : en deçà de cette distance les atomes se repoussent et au-delà de cette distance les atomes s’attirent. La comparaison avec l’interaction entre deux aimants nous permet d’aborder naturellement la notion d’énergie de liaison. Nous insistons sur la nature électromagnétique de cette énergie (à l’échelle quantique) en introduisant en termes simples les énergies associées aux champs électrique et magnétique.

Ces considérations permettent de comprendre qu’un bloc d’acier soumis à des forces extérieures subit une déformation tout en accumulant l’énergie nécessaire à cette déformation. Nous introduisons à cette occasion la notion de force conservative. Les grandes déformations obtenues avec un ressort (par rapport à celles qui sont obtenues avec un simple bloc d’acier) sont expliquées par une simple analyse de sa géométrie (hélice) qui conduit à la notion de forces de cisaillement (plutôt que de compression).

Nous définissons le comportement élastique d’un objet.

La loi de Hooke qui décrit mathématiquement ce comportement à petite amplitude de déformation est mentionnée. Elle est présentée dans la séquence suivante.