La force normale est la quantité de force nécessaire pour contrer d'autres forces dans un scénario donné. La meilleure façon de le trouver dépend des circonstances de l'objet et des données dont vous disposez. Continuez à lire pour en savoir plus.
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Méthode 1 sur 5: Force normale au repos
Étape 1. Comprenez à quoi correspond la « force normale »:
est la quantité de force nécessaire pour contrer la force de gravité.
Imaginez un bloc posé sur une table. La force de gravité pousse le bloc vers la Terre, mais il y a clairement une force à l'œuvre qui empêche le bloc de traverser la table et de se retrouver au sol. La force responsable est la "force normale"
Étape 2. Connaître l'équation de la force normale sur un objet au repos
Lors du calcul de la force normale sur un objet au repos sur une surface droite, utilisez la formule: N = m*g
- Dans cette équation, N se réfère à la force normale, m, à la masse de l'objet et g, à l'accélération de la pesanteur.
- Pour un objet au repos sur une surface droite, sans force extérieure à l'œuvre, la force normale est égale au poids de l'objet. Pour maintenir l'objet au repos, la force normale doit être égale à la force de gravité agissant sur l'objet. C'est le poids de l'objet, ou la masse multipliée par l'accélération due à la gravité.
- Exemple: trouver la force normale dans un bloc de masse 4, 2 g.
Étape 3. Multipliez la masse de l'objet et l'accélération due à la gravité
En faisant cela, vous aurez le poids de l'objet, qui est finalement égal à la force normale lorsque l'objet est au repos.
- Notez que l'accélération de la gravité à la surface de la Terre est une constante: g = 9, 8 m/s²
- Exemple: poids = m*g = 4, 2*9, 8 = 41, 16
Étape 4. Écrivez la réponse
L'étape précédente devrait mettre fin à votre problème en fournissant la réponse.
Exemple: la force normale est de 41, 16 N
Méthode 2 sur 5: Force normale sur un plan incliné
Étape 1. Utilisez la bonne équation
Pour calculer la force normale d'un objet à un angle spécifique, vous devez utiliser la formule: N = m*g*cos(x)
- Dans cette équation, N se réfère à la force normale, m, à la masse de l'objet, g, à l'accélération de la pesanteur et X, à l'angle d'inclinaison.
- Exemple: Trouvez la force normale dans un bloc de masse 4,2 g sur une pente inclinée à 45 degrés.
Étape 2. Trouvez le cosinus de l'angle
Il est égal au sinus de l'angle complémentaire, ou au côté adjacent divisé par l'hypoténuse du triangle rectangle formé par la pente.
- Cette valeur est généralement déterminée à l'aide d'une calculatrice, car le cosinus d'un angle est une constante pour cet angle, mais vous pouvez également le déterminer manuellement.
- Exemple: cos (45°) = 0,71
Étape 3. Trouvez le poids de l'objet
Elle est égale à la masse de l'objet multipliée par l'accélération due à la gravité.
- Notez que l'accélération de la gravité à la surface de la Terre est une constante: g = 9, 8 m/s²
- Exemple: poids = m*g = 4, 2*9, 8 = 41, 16
Étape 4. Multipliez les deux valeurs
Pour trouver la force normale, vous devez multiplier le poids de l'objet par le cosinus de l'angle d'inclinaison.
Exemple: N = m*g*cos(x) = 41, 16*0, 71 = 29, 1
Étape 5. Écrivez la réponse
L'étape précédente devrait mettre fin à votre problème en fournissant la réponse.
- Notez que pour un objet au repos sur un plan incliné, la force normale doit être inférieure au poids de l'objet.
- Exemple: la force normale est de 29, 1 N.
Méthode 3 sur 5: Force normale avec une force externe vers le bas
Étape 1. Utilisez la bonne équation
Pour calculer la force normale sur un objet au repos lorsqu'il y a une force externe agissant vers le bas sur l'objet, utilisez l'équation: N = m*g + F*sen(x)
- N se réfère à la force normale, m, à la masse de l'objet, g, à l'accélération de la pesanteur, F, à la force extérieure et X, à l'angle entre l'objet et la direction de la force extérieure.
- Exemple: Trouvez la force normale sur un bloc de masse 4,2 g lorsqu'une personne appuie sur le bloc à un angle de 30° avec une force de 20, 9 N.
Étape 2. Trouvez le poids de l'objet
Elle est égale à la masse de l'objet multipliée par l'accélération due à la gravité.
- Notez que l'accélération de la gravité à la surface de la Terre est une constante: g = 9, 8 m/s²
- Exemple: poids = m*g = 4, 2*9, 8 = 41, 16
Étape 3. Trouvez le sinus de l'angle
Vous pouvez calculer cela en divisant la jambe de l'angle opposé par l'hypoténuse du triangle.
Exemple: sin(30º) = 0.5
Étape 4. Multipliez le sinus par la force externe
Ceci, dans ce cas, fait référence à la force agissant vers le bas sur l'objet.
Exemple: 0, 5*20, 9 = 10, 45
Étape 5. Ajoutez cette valeur au poids
En faisant cela, vous trouverez la force normale en action.
Exemple: 10, 45 + 41, 16 = 51, 61
Étape 6. Écrivez la réponse
Notez que pour un objet au repos sous l'influence d'une force externe descendante, la force normale sera supérieure au poids de l'objet.
Exemple: la force normale est de 51, 61 N
Méthode 4 sur 5: Force normale avec une force externe vers le haut
Étape 1. Utilisez la bonne équation
Pour calculer la force normale sur un objet au repos lorsqu'il y a une force externe agissant vers le haut sur l'objet, utilisez l'équation: N = m*g – F*sen(x)
- N se réfère à la force normale, m, à la masse de l'objet, g fait référence à l'accélération de la pesanteur, F, à la force extérieure et X, à l'angle entre l'objet et la direction de la force extérieure.
- Exemple: Trouvez la force normale sur un bloc d'une masse de 4,2 g lorsqu'une personne tire le bloc vers le haut à un angle de 50° et avec une force de 20,9 N.
Étape 2. Trouvez le poids de l'objet
Elle est égale à la masse de l'objet multipliée par l'accélération due à la gravité.
- Notez que l'accélération de la gravité à la surface de la Terre est une constante: g = 9, 8 m/s²
- Exemple: poids = m*g = 4, 2*9, 8 = 41, 16
Étape 3. Trouvez le sinus de l'angle
Vous pouvez calculer cela en divisant la jambe de l'angle opposé par l'hypoténuse du triangle.
Exemple: sin(50º) = 0,77
Étape 4. Multipliez le sinus par la force externe
Ceci, dans ce cas, fait référence à la force agissant vers le haut sur l'objet.
Exemple: 0, 77*20, 9 = 16, 01
Étape 5. Soustrayez cette valeur du poids
En faisant cela, vous trouverez la force normale en action.
Exemple: 41, 16 - 16, 01 = 25, 15
Étape 6. Écrivez la réponse
Notez que pour un objet au repos influencé par une force externe ascendante, la force normale sera inférieure au poids de l'objet.
Exemple: La force normale est de 25, 15 N
Méthode 5 sur 5: Force normale et friction
Étape 1. Connaître l'équation de base du frottement cinétique
Le frottement cinétique, ou frottement sur un objet en mouvement, est égal au coefficient de frottement multiplié par la force normale d'un objet. L'équation reste: f = µ*N
- Dans cette équation, F est la force de frottement, µ fait référence au coefficient de frottement et N se réfère à la force normale de l'objet.
- Le coefficient de frottement est le rapport entre la force de frottement et la force normale, et est responsable de la pression de deux surfaces l'une contre l'autre (le bloc contre le sol, par exemple).
Étape 2. Réorganisez l'équation pour isoler la force normale
Si vous avez la valeur de la friction cinétique sur un objet, ainsi que le coefficient de friction de cet objet, vous pouvez calculer la force normale en utilisant la formule: N = f/μ
- Les deux côtés de l'équation originale ont été divisés par µ, par conséquent, en isolant la force normale d'un côté et en divisant la force de frottement par le coefficient de frottement cinétique de l'autre.
- Exemple: trouver la force normale dans un bloc avec un coefficient de frottement cinétique de 0,4 et une force de frottement de 40 N.
Étape 3. Divisez la force de friction par le coefficient de friction
C'est essentiellement tout ce que vous devez faire pour trouver la valeur de résistance normale.
Exemple: N = f/μ = 40/0, 4 = 100
Étape 4. Écrivez la réponse
Si vous le souhaitez, vous pouvez le vérifier en mettant la valeur dans l'équation de la force de frottement d'origine. Sinon, vous en avez fini avec le problème.