LA MESURE DE FORCE

Problématique vectorielle

• Définition d'une force

  En mécanique classique une force est définie comme "une action susceptible de modifier la quantité de mouvement d'un point matériel". Il en résulte qu'une force a les attributs d'un vecteur et se caractérise par un point d'application, une direction et une intensité. D'autre part, l'ensemble des forces qui s'appliquent en un point peut se réduire à un système composé de 3 forces Fx–Fy–Fz orthogonales entre elles et de 3 moments Mx–My–Mz sur ces 3 axes. Cet ensemble prend le nom de torseur des forces appliqué en ce point.

• Schéma de torseur des forces

  Cette problématique vectorielle rend complexe la mesure des forces et des couples. Dans la pratique, les forces pures unidirectionnelles et isolées n'existent pas. À la force à mesurer viennent se superposer d'autres forces et moments qui vont la parasiter. Des précautions sont à prendre pour s'en affranchir. Enfin la mesure d'une force nécessite la détermination des deux caractéristiques-point d'application et direction–préalablement à la mise en œuvre des techniques et des moyens de mesure de son intensité.

  Il est utile également de préciser qu'un corps au repos est soumis à un ensemble de forces et de couples dont la résultante doit être nulle.

Action et réaction

Cette même mécanique nous enseigne également le principe de l'action et de la réaction selon lequel "si un point matériel P1 exerce une force sur un point matériel P2, alors P2 exerce une force égale et opposée sur P1". Ce principe est important pour la mesure d'une force. Il impose de prendre cette autre force en considération et la façon dont elle est appliquée à l'instrument de mesure de la force car elle peut avoir une grande incidence sur la mesure effectuée.

Isostatisme

L'isostatisme caractérise le contact entre deux solides, réalisé avec le nombre de liaisons strictement minimal. Ceci simplifie le système des forces et des moments assurant la liaison et permet de les identifier, ce qui engendre une plus grande maîtrise du système des forces en présence et donc de meilleures mesures.

Action à distance

La théorie de l'élasticité des matériaux conclut que les déformations sous l'action des contraintes sont des fonctions des contraintes d'autant plus linéaires que les déformations sont éloignées des points d'application de ces contraintes. Traduit en clair, cela veut dire qu'un instrument de mesure de force muni de jauges d'extensométrie a des dimensions d'autant plus importantes que la précision recherchée est grande.