Force normale: en plan, formule et exercices

ForceOrdinaire (ou simplement normal) est le force qu'une surface exerce sur un objet. Lorsque nous appliquons une force sur une surface, elle exercera une force de réaction sur nous, dans le Même direction, cependant avec sensopposé. Selon le Troisième loi de Newton, la force normale doit avoir la même intensité que celle appliquée à la surface, de plus, elle est jamaisperpendiculaire (elle fait un angle de 90º) avec le plan de cette surface.

Lorsqu'un objet est placé sur une surface plane, la force normale agira dans le même sens que votre Poids, mais dans le sens inverse. Ainsi, la force normale il peutannulez-vous avec la force du poids, obligeant le corps à rester dans équilibre.

Depuis le force normale et force de poids agissent sur le même corps, ils ne peut pas être considéré comme un couple action-réaction., puisque, comme l'établit la troisième loi de Newton, ces paires de forces ne peut exister que dans des corps différents. Ci-dessous, nous comprendrons la relation entre la normale et le poids, cependant, afin que vous puissiez mieux comprendre le contenu de ce texte, nous vous suggérons de lire notre

article: Les lois de Newton.

Les livres sur la table le compriment avec leur poids, et la table réagit en leur appliquant une force normale.

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force normale et force de poids

Comme dit, poids de force et force normale ne sont pas l'action et la réaction. Même si ces forces semblent toujours être liées, toute compression peut produire une force normale: lorsque nous poussons un mur, par exemple, il exerce sur nous une force normale perpendiculaire à sa surface.

Il est courant d'entendre que la normale et le poids sont égaux et donc s'annulent. Cependant, cette déclaration ce n'est pas toujours vrai. En fait, cela n'est vrai que pour un cas bien précis: lorsqu'un objet est en équilibre et repose sur une surface parfaitement plane, sous l'action exclusive de la force du poids. Vérifions quelques cas où la force normale n'est pas égale à la force de poids :

• Lorsqu'un corps quelconque est appuyé sur une table inclinée, la force normale ne correspond pas à la force du poids, mais seulement à sa composante verticale ;

• Lorsque nous nous trouvons à l'intérieur d'un ascenseur qui effectue un mouvement ascendant accéléré, la force normale exercée par le plancher de l'ascenseur sera plus importante que notre poids ;

• Lorsque nous sommes dans un ascenseur à descente rapide, la force normale aura une amplitude inférieure à notre poids, comme lorsque nous sentons des papillons dans notre estomac lorsque nous entrons dans une descente raide ;

• La force normale sera inférieure à la force du poids si l'un d'entre eux tire un objet vers le haut. Même si cet objet reste immobile, la compression qu'il exerce au sol est moindre.

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Formule de force normale

Il n'y a pas de formule spécifique pour déterminer l'intensité de la force normale agissant sur un corps. Cependant, nous savons qu'il existera chaque fois qu'un corps, sous l'action de la gravité, s'appuiera sur une surface. Pour trouver le module de force normale, il faut assembler un schéma du corps libre, c'est-à-dire représenter les forces agissant sur le corps et représenter correctement la force normale comme une force qui forme un angle de 90º avec la surface.

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force normale dans le plan

Le cas où un objet est sur le plan et sous l'action exclusive de la force de poids la plus simple est le plus courant pour nous pour étudier la force normale, comme le montre la figure suivante :

Dans la situation illustrée, on voit que la force de poids et la force normale s'annulent, donc dans ce cas la normale a la même intensité que le poids du corps.

Dans l'avion, normal et poids sont annulés.

force normale sur le plan incliné

Lorsqu'un objet est pris en charge sur un surfacepenché, la force de compression qu'elle exerce sur cette surface devient plus faible que si elle était horizontale. Cela se produit parce que la force de poids agissant sur l'objet se décompose en deux, et dans ce cas, la force normale ne sera annulée qu'avec la composante verticale du poids, comme indiqué dans un diagramme de corps libre, dans cette figure :

Sur le plan incliné, la normale est égale à la composante y du poids. [1]

Comme le montre la figure, la force normale (N) et la composante y du poids (P_oui) agissent dans le même sens, on peut donc dire que, dans cette situation, ces deux forces s'annulent, donc la normale est équivalente à P_oui:

Sur le plan incliné, la normale correspond à une fraction du poids de l'objet.

Force normale dans l'ascenseur

quand on est dans un ascenseur au repos ou même monter ou descendre à vitesse constante, la normale sera exactement égale à notre poids. Cependant, si l'ascenseur est accéléré dans n'importe quelle direction (vers le haut ou vers le bas), la normale peut être plus petite ou plus grande que notre poids, comme le montre la figure suivante :

Selon l'application de La deuxième loi de Newton, la force résultante sur l'occupant de l'ascenseur dans chaque cas déterminera à quel point l'amplitude de la force normale sera supérieure ou inférieure. Pour trouver le résultat dans chacune des situations, on applique cette loi.

travail de force normal

Si un corps appuyé sur une surface horizontale se déplace sur une directionparallèle à cette surface, la force normale agissant dessus ne fera aucun travail.. Cela est dû au fait que la force normale est toujours formée à un angle de 90° par rapport à la surface. Comme nous le savons, la définition du travail effectué par une force dit que les forces perpendiculaires au déplacement ne sont pas capables de faire un travail, comme le montre cette formule :

En raison de son angle avec la direction horizontale, la force normale ne fonctionne pas.

force normale et l'échelle

quand on monte sur une balance nous ne mesurons pas notre poids, encore moins notre masse, du moins pas directement. Si nous mesurions l'une de ces grandeurs, la balance ne montrerait aucun changement dans sa mesure si quelqu'un s'appuyait sur nos épaules, par exemple.

Ce que la balance mesure en réalité, c'est la force normale qu'elle exerce, pour cela, les balances les plus courantes sont équipées de ressorts correctement calibré. Lorsque pilules, ces ressorts déformer, et c'est à partir de cette déformation que se mesure, au moins indirectement, notre masse.

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Exercices résolus sur la force normale

Question 1) Par rapport à la force normale, vérifier l'alternative Incorrect:

a) La force normale est toujours perpendiculaire à la surface.

b) La force normale apparaît comme une réaction au poids d'un corps reposant sur une surface.

c) Normal et poids ne sont pas une paire d'action et de réaction.

d) La force normale est proportionnelle à la force avec laquelle un objet comprime une surface.

e) La résistance normale n'aura pas toujours un module égal à la résistance du poids.

Modèle: La lettre B

Résolution:

La seule alternative incorrecte sur la liste est la lettre B, car la force normale n'est pas une force de réaction à la force de poids. En fait, la force normale est une force de réaction de compression qui est placée sur une surface.

Question 2) Un corps de 5 kg repose sur une surface plane, à un endroit où la gravité est égale à 10 m/s². Déterminez l'intensité de la force normale agissant sur ce corps.

a) 50N

b) 2 N

c) 20 N

d) 2,5 N

e) 25 N

Retour: Lettre a

Résolution:

Il suffit de se rappeler que lorsqu'un objet est en équilibre et appuyé sur une surface horizontale, la force normale agissant sur lui est d'une intensité égale à son poids. Vérifiez le calcul :

Sur la figure, le résultat montre que la force normale est égale à 50 newtons.

Question 3) Un corps d'une masse égale à 5 kg repose sur une surface inclinée, lisse et sans frottement. Sachant que l'angle d'inclinaison de la surface par rapport à la direction horizontale est égal à 30°, déterminez quelle est l'intensité de la force normale agissant sur ce corps.

a) 50N

b) 150N

c) 6N

d) 25 N

e) 15 N

Modèle: Lettre D

Résolution:

Comme indiqué dans le texte, lorsqu'un corps est appuyé sur une surface inclinée, sa normale correspondra à la composante verticale de son poids (P_oui). Cette composante de poids peut être calculée en multipliant le poids par le cosinus de l'angle de pente. Sachant que l'angle dans ce cas est de 30º et que cos 30º est égal à 0,5, il faut que l'on fasse le calcul suivant :

En analysant le calcul effectué, nous pouvons voir que, pour lorsque l'angle d'inclinaison de l'avion est de 30º, l'intensité de la force la normale diminue de moitié par rapport à la valeur qu'elle aurait si l'objet reposait sur une surface alignée avec la direction horizontal.

Par moi Rafael Helerbrock