Introduction
La calculatrice de force normale est un outil essentiel pour déterminer la force qu'une surface exerce pour empêcher un objet de tomber à travers elle. Dans cet article, nous explorerons en détail les formules de force normale et répondrons à la question simple : qu'est-ce que la force normale ? Tout en abordant ce sujet, nous mentionnerons également la troisième loi du mouvement de Newton. Descendez pour découvrir comment calculer la force normale.
Qu'est-ce que la Force Normale ?
La force normale est la force perpendiculaire que la surface exerce sur un objet. Par exemple, si vous placez un livre sur une table, il y a une force gravitationnelle qui le tire vers le sol. Pour contrer cette force, la table exerce une force sur le livre, l'empêchant de tomber. Cette force de contrecarrage est appelée la force normale, représentée par FN, ou N. L'unité de la force normale est le Newton (N).
La force normale est un exemple typique de la troisième loi du mouvement de Newton. Si un objet exerce une force sur un deuxième objet, le deuxième objet exerce une force de même magnitude et de direction opposée sur le premier objet (action égale réaction).
Formules de Force Normale
Sur une Surface Plane
[ FN = m \cdot g ]
Où :
- ( m ) est la masse de l'objet.
- ( g ) est l'accélération due à la gravité.
Selon la troisième loi de Newton, la force normale (( FN )) pour un objet sur une surface plane est égale à sa force gravitationnelle (( W )).
Sur une Surface Inclinée
[ FN = m \cdot g \cdot \cos(\alpha) ]
Où :
- ( \alpha ) est l'angle d'inclinaison de la surface.
Sur une surface inclinée (en supposant que l'objet ne glisse pas), le poids de l'objet est supporté à la fois par la force normale et le frottement.
Force Normale avec une Force Externe
Force Descendante Externe
[ FN = m \cdot g + F \cdot \sin(x) ]
Où :
- ( F ) est la valeur de la force externe.
- ( x ) est l'angle entre la surface et la force externe.
Force Ascendante Externe
[ FN = m \cdot g - F \cdot \sin(x) ]
Si une force externe est dirigée vers le bas, elle augmente la force normale, poussant l'objet vers le sol. À l'inverse, si la force externe est dirigée vers le haut, elle diminue la force normale.
Exemple Pratique
Imaginons une boîte de 100 kg que vous souhaitez déplacer. Vous poussez dessus à un angle de 45 degrés avec une force de 250 N. Le calcul de la force normale serait :
[ FN = 100 \cdot 9.807 + 250 \cdot \sin(45°) = 1157.4 \, \text{N} ]
La surface exerce une force de 1157.4 N sur la boîte. Si la boîte était sur une surface molle, votre force supplémentaire pourrait la faire s'effondrer.
FAQ
Comment Calculer la Force Normale sur une Inclinaison ?
Pour calculer la force normale d'un objet sur une inclinaison, suivez ces étapes :
- Trouvez la masse de l'objet (en kg).
- Trouvez l'angle d'inclinaison de la surface.
- Multipliez la masse, l'accélération due à la gravité et le cosinus de l'angle d'inclinaison.
[ \text{Force Normale} = m \times g \times \cos(\alpha) ]
Vérifiez vos résultats avec notre calculatrice de force normale.
Quelle est la Force Normale Exercée sur un Livre de 0,6 kg ?
Elle est de 5,884 N. Pour trouver la force normale d'un livre sur une surface horizontale, multipliez la masse du livre (0,6 kg) par l'accélération due à la gravité (9,807 m/s²).
La Force Normale et le Poids Sont-ils Toujours Égaux ?
Non, la force normale et le poids ne sont pas toujours égaux. Ils le sont lorsque :
- Il n'y a pas d'autres forces exercées dans la direction verticale.
- Un objet est sur une surface plane.
La force normale et le poids ne sont pas égaux lorsque :
- Il y a une force supplémentaire qui agit au moins en partie dans la direction verticale.
- L'objet est sur une surface inclinée.
La Force Normale Peut-elle être Négative ?
Oui, la force normale peut être négative. Les forces étant des vecteurs, c'est à nous de décider dans quelle direction elles seront positives ou négatives. Si un objet est sur une surface plane, et si l'on suppose que le poids est positif, alors la force normale sera négative.