La deuxième loi de Newton – la force est égale à la masse multipliée par l'accélération – est le fondement de la mécanique classique. Elle se retrouve dans la secousse au démarrage d'un train, dans la pression subie par le corps lors d'un accident de voiture et dans la force qu'un moteur d'ascenseur doit fournir. Le calculateur de force résout les trois variantes de cette formule fondamentale et montre les relations entre force, masse et accélération.
Pas à pas : comment utiliser le calculateur de force
- Choisir la grandeur recherchée : Voulez-vous calculer la force (F), la masse (m) ou l'accélération (a) ?
- Définir les unités : Force en newtons (N), masse en kilogrammes (kg), accélération en m/s². Pour les grandes forces : kilonewton (kN) = 1 000 N.
- Saisir les valeurs connues : Entrez les deux grandeurs connues, par exemple une masse de 1 500 kg et une accélération de 3 m/s².
- Calculer la force de pesanteur : Pour la force de pesanteur (gravité terrestre), on utilise : a = g = 9,81 m/s². Il suffit d'entrer la masse.
- Interpréter le résultat : 1 newton correspond à la force qui accélère 1 kg à 1 m/s². La force de pesanteur d'un objet de 1 kg est de 9,81 N.
Exemples pratiques
Exemple 1 – Calcul d'un ascenseur : Un ascenseur transporte 8 personnes de 80 kg chacune = 640 kg + cabine 600 kg = 1 240 kg de charge totale. Force de pesanteur : F = 1 240 × 9,81 = 12 164 N = 12,16 kN. Le moteur doit fournir au minimum cette force pour maintenir l'ascenseur – plus des réserves pour la montée en vitesse.
Exemple 2 – Freinage d'une voiture : Une voiture (1 800 kg) freine avec a = −8 m/s² (freinage d'urgence). Force de freinage : F = 1 800 × 8 = 14 400 N = 14,4 kN. Cette force se répartit sur les quatre roues – soit 3 600 N par pneu. Important pour le dimensionnement des disques de frein.
Exemple 3 – Charge sur un crochet de grue : Une poutre en acier (masse 3 200 kg) doit être accélérée vers le haut à 0,5 m/s². Force nécessaire : F = 3 200 × (9,81 + 0,5) = 3 200 × 10,31 = 32 992 N ≈ 33 kN. La somme de la force de pesanteur et de la force d'accélération donne la charge réelle sur le crochet.
Calculer la force : F = m × a
Formules de Newton : F = m × a ; m = F/a ; a = F/m. 1 Newton = 1 kg × 1 m/s². Gravité terrestre : g = 9,81 m/s². Force de pesanteur : F = m × 9,81. Personne de 70 kg : F = 686,7 N.
Questions fréquentes (FAQ)
Quelle est la différence entre poids et masse ?
La masse (en kg) est une propriété immuable d'un corps. La force de pesanteur (en newtons) est la force que la gravité exerce sur cette masse : F = m × g. Sur la Lune (g = 1,62 m/s²), une personne de 70 kg n'a qu'une force de pesanteur de 113,4 N au lieu de 686,7 N sur Terre – sa masse reste 70 kg.
Que signifie « 1 kp » (kilopond) sur les vieilles machines ?
Le kilopond (kp) est une ancienne unité de force : 1 kp = force de pesanteur de 1 kg = 9,81 N, soit environ 10 N. On trouve encore des indications en kp/cm² (= bar) ou kN dans d'anciennes fiches techniques et manuels de machines. Le calculateur peut effectuer ces conversions automatiquement.
Comment agit la force centrifuge lors d'une rotation ?
Force centripète (dirigée vers l'intérieur) = m × v² / r ou m × ω² × r. Ce n'est pas une « force » indépendante au sens newtonien, mais la force nécessaire pour maintenir un corps sur une trajectoire circulaire. Dans une machine à laver avec r = 25 cm à 1 400 tr/min : ω = 146,6 rad/s, force centripète par kg de linge ≈ 5 370 N = 537 fois la force de pesanteur.
