Loi de Hooke — Éducation physique, 14–17 ans
Comment l’allongement d’un ressort varie avec la force qui le tire, tant que le ressort reste élastique.
L’idée
Pour beaucoup de ressorts, doubler la force double l’allongement, tant que le ressort n’est pas trop étiré. Cette relation linéaire s’écrit F = kx : F est la force, x l’allongement et k la raideur du ressort. Plus k est grand, plus il faut de force pour obtenir le même allongement.
Pourquoi elle est utile
Un ressort n’est pas seulement « dur » ou « souple » : sa réponse peut être mesurée et prévue. La loi de Hooke est née du besoin de concevoir des horloges, des balances et des machines qui reviennent à une position connue. Elle transforme une traction en allongement mesurable et permet de calculer des forces sans les voir directement.
Un exemple détaillé
Un ressort a k = 50 N/m et est étiré de 0,08 m. On utilise F = kx, donc F = 50 × 0,08 = 4 N. Si on tire avec une force de 6 N, son allongement prévu est x = F/k = 6 ÷ 50 = 0,12 m, tant qu’il reste dans sa zone élastique.
Le piège courant
L’erreur courante consiste à appliquer la loi de Hooke à tout étirement, même après la limite élastique. Cela paraît logique puisque le ressort continue à s’allonger quand la force augmente. Pourtant, après cette limite, le graphique n’est plus une droite et le ressort peut ne pas retrouver sa longueur initiale.
Dans la vie courante
Les pesons utilisent un ressort connu pour transformer un poids en déplacement lisible sur une échelle. La suspension des véhicules utilise des ressorts pour absorber les bosses, mais elle comprend aussi un amortissement. La même relation entre force et allongement apparaît dans certains capteurs de poids, de mouvement ou de vibrations.
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