Force normale: formules, calcul et exercices

Force normale (F_non), également appelée « force d'appui », est un type de force de contact exercée par un corps sur une surface.

A titre d'exemple, on peut penser à un bloc au repos sur une table, où les deux exercent la force normale l'un sur l'autre, perpendiculairement aux surfaces de contact.

Notez que cette force est importante car elle empêche les objets solides d'être traversés par d'autres. C'est parce que la force de la gravité il fonctionne en poussant cet objet vers le bas, tandis que la force normale s'y oppose.

En plus de la force normale, nous avons le force poids qui agit dans le sens vertical sous l'attraction de la gravitation terrestre. Dans ce cas, la force normale sera de même intensité que la force de poids, cependant, dans la direction opposée.

Force normale et force de poids agissant sur un bloc

En savoir plus sur le sujet dans l'article: Force.

Formules

Pour calculer la force normale d'un objet au repos dans un surface plane, l'expression suivante est utilisée :

N = m. g

Étant,

N: force normale
m: masse de l'objet
g: la gravité

Rappelez-vous que la force est un vecteur indiqué par une flèche au-dessus de la lettre. Notez que les vecteurs ont un module (force de la force exercée), une direction (la ligne le long de laquelle il agit) et une direction (le côté de la ligne sur laquelle la force a été exercée).

Une question sur les vecteurs? Lire l'article: Vecteurs: somme, soustraction et décomposition.

Actionnement de la force normale sur un plan incliné

Cependant, si cet objet est dans un plan incliné, la formule est la suivante :

N = m. g. cos(x)

Étant,

N: force normale
m: masse de l'objet
g: la gravité
X: angle d'inclinaison de l'objet

En savoir plus sur plan incliné.

Exemples: Comment calculer la force normale ?

1. Un objet d'une masse de 10 kg est au repos sur une surface plane. Considérez la gravité de la Terre de 9,8 m/s².

N = m. g
N = 10. 9,8
N = 98 N

2. Calculez la force normale d'un objet de 5 kg qui se trouve sur un plan incliné à 45°. Considérez la gravité de la Terre de 9,8 m/s².

N = m. g. cos 45e
N = 5. 9,8. 0,7
N = 34,3 N

Exercices d'examen d'entrée avec rétroaction

1. (PUC-RS) Supposons que vous soyez dans un supermarché, attendant de peser une quantité de pommes sur une balance à ressort dont l'unité de mesure est le kilogramme-force.

La lecture de l'échelle correspond à :

a) le module de la force normale, car c'est la force d'interaction entre les pommes et la balance, dont la valeur est supposée égale au module du poids des pommes.
b) à la fois la valeur du module de la force de poids et le module de la force normale, puisque tous deux constituent une paire action-réaction, selon la troisième loi de Newton.
c) le module de poids de la pomme, car c'est la force d'interaction entre les pommes et la balance.
d) le module de la force résultante sur les pommes.
e) la quantité de matière de pomme.

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Alternative à

2. (FUVEST-SP) Un homme essaie de soulever une boîte de 5 kg, qui se trouve sur une table, en appliquant une force verticale de 10 N. Dans cette situation, la valeur de la force que le tableau applique à la boîte est: (g=10m/s2).

a) 0 N
b) 5 N
c) 10N
d) 40 N
e) 50N

Voir la réponse

Alternative

3. (UFOP-MG) Quelle paire de forces ci-dessous représente une paire d'action et de réaction ?

a) Le poids du bloc et la réaction normale de la table sur le bloc.
b) La force d'attraction exercée par la Terre sur un bloc et la force d'attraction exercée par le bloc sur la Terre.
c) Le poids d'un navire et la poussée que l'eau fait sur le navire.
d) Une force horizontale tirant un bloc sur une table et la force de friction de la table sur le bloc.

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Alternative b

4. (UNCISAL-AL) Un verre est au repos sur une table horizontale, dans un endroit où l'accélération de la gravité est constante. Il est juste de dire que

a) la force de poids de la tasse est la réaction à la force que la table exerce sur elle.
b) la force de poids de la tasse et la réaction normale de la table sur la tasse s'annulent.
c) si le verre est traîné sur la table, la réaction normale de la table sur le verre changera vers elle.
d) si le verre est traîné sur la table, la réaction normale de la table sur le verre changera d'intensité.
e) si une personne pose sa main sur le verre, la réaction normale de la table sur celui-ci diminuera en intensité.

Voir la réponse

Alternative b

Pour en savoir plus, lisez aussi :

• Les lois de Newton
• Lois de Newton - Exercices
• Quantités vectorielles
• Poulies
• Formules de physique