Contexte : quel est intérêt du diagramme objet-action ?

Lorsqu'un objet agit sur un autre objet, on dit qu'une action mécanique s'exerce. Sur un même objet, plusieurs actions mécaniques peuvent s'appliquer.

Ces actions mécaniques peuvent notamment avoir plusieurs effets :

  • mettre en mouvement un objet,
  • modifier sa vitesse ou bien sa trajectoire,
  • ou encore déformer cet objet.

Remarque : 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.

Quelles sont les actions mécaniques s'appliquant à cette planche à voile ?
La planche à voile est soumise à de nombreuses actions mécaniques et pourrait faire l'objet d'un diagramme objet-action

Le bilan des actions mécaniques agissant sur un objet / un système étudié peut être réalisé au moyen de la construction d'un diagramme objet-action.

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Méthode de construction du diagramme objet-action

Afin de construire un diagramme objet-action, il convient d'appliquer les différentes étapes de la méthode ci-dessous :

  • Etape 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)
  • Etape 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).
  • Etape 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
  • 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

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.

Etape n°1 : le système étudié est la bille en acier.

Etape 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.

Etape 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 :

Quelles sont les actions mécaniques exercées sur la bille ?
Diagramme objet-action : exemple de la bille en acier qui tombe d'une table

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.

Etape n°1 : le système étudié est la bille en acier.

Etape 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.

Etape 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 :

Quelles sont les actions mécaniques qui s'appliquent à cette bille ?
Diagramme objet-action : exemple d'une bille posée sur le sol

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.

Etape n°1 : le système étudié est à nouveau la bille en acier.

Etape 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

Etape 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 :

Quelles sont les actions mécaniques exercées sur cette bille ?
Digramme objet-action : exemple d'une bille en acier qui roule sur le sol et qui est attirée par un aimant

 

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.

Comment appelle-t-on la force exercée par la Terre sur les corps ?
La gravitation est une action fondamentale exercée par la Terre sur les corps. Elle est à prendre en compte dans l'établissement des diagrammes objet-action

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)

Comment s'applique la poussée d'Archimède ?
La poussée d'Archimède est une action que subissent les corps plongés en totalité ou en partie dans des fluides comme dans le cas présent où cette bouée est plongée dans l'eau
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Yann

Fondateur de Superprof et ingénieur, nous essayons de rendre disponible la plus grande base de savoir.
Passionné par la physique-chimie et passé par la filière scientifique au lycée, je partage mes cours (après les avoir mis à jour selon le programme de l’Éducation Nationale).