Calcul des forces | Outil en ligne

Q: Le poids est-il une force ?

Le poids est un autre nom de la force gravitationnelle . En physique, la masse et le poids ne sont pas identiques. La masse est une propriété d'un objet. Elle résiste à tout changement de mouvement. Le poids est une force qui agit sur une masse en raison de la gravité . Sur Terre, si votre masse est de 70 kg, votre poids est d'environ 700 newtons (686,5 newtons précisément).

Q: La force est-elle un vecteur ?

Oui, la force est un vecteur . Cela signifie qu'elle est définie à la fois par sa norme et sa direction . Les scalaires, comme la masse ou l'énergie, ne sont définis que par leur norme. Ainsi, si vous appliquez deux forces à un objet, vous ne pouvez pas les additionner comme des scalaires. Vous devez prendre en compte la direction et trouver la force résultante (la somme vectorielle des forces).

Q: Quelle est la formule de la force ?

La formule de la force est définie par la deuxième loi de Newton : La force exercée par un objet est égale à la masse multipliée par l'accélération de cet objet : F = m × a. Pour utiliser cette formule, vous devez utiliser les unités SI : newtons pour la force, kilogrammes pour la masse et mètres par seconde au carré pour l'accélération.

Q: Que se passe-t-il lorsque deux forces agissent dans la même direction ?

Lorsque deux forces agissent dans la même direction, leurs normes s'additionnent et créent une force résultante égale à leur somme.

Q: Quels sont les types de forces ?

Types de forces en physique : les forces de contact : force normale, force appliquée, force de frottement, force de tension, force de résistance de l'air ; et les forces sans contact : force gravitationnelle, force électrique, force magnétique.

Q: L'accélération est-elle une force ?

L'accélération n'est pas une force . L'accélération est la variation de la vitesse dans le temps. Comme la force, l'accélération est un vecteur, c'est-à-dire qu'elle a à la fois une intensité et une direction. Selon la deuxième loi du mouvement de Newton, l'accélération est proportionnelle à la force : F = m × a. La direction de l'accélération d'un objet est déterminée par la direction de la force résultante agissant sur cet objet.

Créateurs

Julia Żuławińska

Traducteurs

Claudia Herambourg

Claudia Herambourg is an aspiring computational linguist with a passion for both words and numbers. She holds a Bachelor’s degree in English Literature and Mathematical Studies from University College Cork, Ireland. She is currently pursuing her Master’s degree in Linguistics at Sorbonne Nouvelle University in Paris, specializing in computational linguistics. In her spare time, you'll probably find her reading a book of Japanese literature that nobody has ever heard of, on a train going nowhere. See full profile

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Réviseurs

Steven Wooding

Steven Wooding is a physicist by training with a degree from the University of Surrey specializing in nuclear physics. He loves data analysis and computer programming. He has worked on exciting projects such as environmentally aware radar, using genetic algorithms to tune radar, and building the UK vaccine queue calculator. Steve is now the Editorial Quality Assurance Coordinator here at Omni Calculator, making sure every calculator meets the standards our users expect. In his spare time, he enjoys cycling, photography, wildlife watching, and long walks. See full profile

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Notre outil de calcul des forces est là pour vous aider à calculer la force à partir de la deuxième loi de Newton. Lisez la suite pour apprendre ce qu'est la force et quels types de forces existent en mécanique classique. Nous vous expliquerons également comment trouver la force dans les exercices en utilisant la formule de la force. À la fin, nous illustrerons ce qu'est la force résultante à l'aide d'un exemple facile.

Si vous avez besoin de trouver une force spécifique, l'un de ces calculateurs pourra sûrement vous aider :

Calcul de force : définition de la force et équation de la force

Qu'est-ce que la force ?

🙋 La force est toute interaction qui, si elle n'est pas contrée, peut modifier le mouvement d'un objet.

À la question « Qu'est-ce qu'une force ? », un non-physicien penserait probablement à un mouvement qui sert à pousser et à tirer. Un physicien, quant à lui, penserait au changement de vitesse d'un objet. Pour comprendre pourquoi, examinons l'équation de la force :

\footnotesize F = m\ \times a

où :

$\small a$ – accélération de l'objet exprimée en mètre par seconde carrée $\small\rm [m/s^2]$
$\small m$ – masse d'un objet en kilogrammes $\small \rm [kg]$
$\small F$ – force mesurée en newtons $\small \rm [N]$

L'accélération est la variation de la vitesse dans le temps. Et, comme vous le voyez dans la formule de la force, plus la force est grande, plus l'accélération est importante. Ainsi, si un objet accélère, par exemple une voiture, il peut exercer une force importante s'il s'écrase contre une autre voiture. Cette force est proportionnelle à la masse de la voiture et à son accélération (accélération-arrêt). Un autre exemple serait la force d'un coup de poing humain, où la masse et l'accélération du corps sont directement proportionnelles à la force d'impact.

Pour utiliser notre outil de calcul des forces, entrez deux de ces variables : la masse, l'accélération ou la force dans n'importe quelle unité et obtenez le nombre manquant en un clin d'œil.

Si vous calculez la force par vous-même, utilisez toujours le système SI pour éviter les erreurs. Quelle est l'unité SI de la force ? C'est le newton $\footnotesize \bold{[N]}$ ; nommé d'après Isaac Newton, mathématicien, physicien et découvreur de la gravité. En unités de base SI, un newton est égal à :

\footnotesize \rm 1\ N = 1 \space kg \cdot m/s^2

Pour en savoir plus sur les unités de force, consultez notre convertisseur de force 🇺🇸.

Calculer une force : les lois de Newton

Newton a élaboré trois lois du mouvement qui expliquent le mouvement de tous les objets physiques. Elles constituent les fondements de la mécanique classique, également connue sous le nom de mécanique newtonienne.

Première loi de Newton

Un objet reste au repos ou continue à bouger dans un mouvement uniforme, à moins d'être soumis à une force extérieure.
Deuxième loi de Newton

La force exercée par un objet est égale à la masse multipliée par l'accélération de cet objet : $\small F = m \times a$ .
Troisième loi de Newton

Lorsqu'un corps exerce une force sur un second corps, ce dernier exerce une force égale en intensité et opposée en direction sur le premier corps (pour chaque action, il y a toujours une réaction égale, mais opposée).

Calcul des forces : les types de forces

Dans la mécanique classique, toutes les forces sont soumises à trois des lois du mouvement de Newton.

La force gravitationnelle est l'attraction entre deux objets de masse non nulle. Vous marchez sur le sol au lieu de flotter à cause de cette force : la gravité. Elle est exercée par tout ce qui vous entoure, comme l'écran sur lequel vous lisez ces lignes. Elle est si petite qu'elle passe inaperçue.
La force normale est la réaction à la force gravitationnelle (un exemple parfait de la troisième loi de Newton). Lorsque vous êtes debout, vous exercez une force (égale à la force gravitationnelle) sur le sol. Le sol exerce sur vous une force de même valeur.
Le frottement est une force qui s'oppose au mouvement. Elle est proportionnelle à la force normale qui s'exerce entre un objet et le sol. En hiver, vous appliquez du sable sur les surfaces glacées pour augmenter le frottement et éviter de glisser.
La tension est une force axiale qui traverse les cordes, les chaînes, les ressorts et d'autres objets lorsqu'il y a une traction extérieure. Par exemple, si vous promenez votre chien et qu'il vous tire vers l'avant, il crée une tension sur sa laisse.
La force centripète est une force agissant sur un objet en rotation. Êtes-vous déjà monté·e dans un carrousel ? Vous souvenez-vous de la sensation d'être poussé·e vers l'extérieur ? Cette sensation s'appelle l'inertie (première loi de Newton), et la force centripète est ce qui vous maintient en rotation.
La pression est la mesure de la force appliquée sur une surface. Si vous gonflez un ballon, les particules d'air à l'intérieur exercent une pression sur le ballon. Toutes les particules ressentent la même force, de sorte que le ballon est gonflé uniformément.

Comment calculer la force ?

Voyons quelques exercices pour être prêt·e pour n'importe quel contrôle de physique.

1. Calculez la force d’accélération et la force de décélération (freinage) :

Un guépard a une masse de 50 kg. Il passe de l'état de repos à 50 km/h en 3 secondes. Il commence ensuite à ralentir progressivement et s'arrête au bout de 8 secondes.

Force d'accélération

Calculez d'abord l'accélération :

$\small 50 \space \text{km/h}$ est égale à $\small 13,\!89 \space \text{m/s}$ (nous l'avons calculée avec le convertisseur de vitesse 🇺🇸).

L'accélération est égale à la différence de vitesse dans le temps :

\qquad\footnotesize a = \frac{13,\!89\space {\rm m/s} - 0}{ 3\space {\rm s}} = 4,\!63 \space \rm m/s^2

Calcul de la force d'accélération :

\qquad\footnotesize \begin{split} F_a &= m \times a\\ &= 50 \space {\rm kg} \times 4,\!63 \space \rm m/s^2\\ &= 231,\!5 \space \rm N \end{split}

Force de décélération :

\qquad\footnotesize \begin{split} a &= \frac{0 - 13,\!89\space \rm m/s}{ 8\space {\rm s}}\\[.7em] &= -1,\!74 \space \rm m/s^2\\[1em] F_d &= 50 \space {\rm kg} \times (-1,\!74) \space \rm{m/s^2}\\ &= -87 \space \rm N \end{split}

La force de décélération est négative parce qu'elle a une direction opposée à celle de la force d'accélération.

2. De quelle force avez-vous besoin pour accélérer un objet ( $\small \bold{ m = 2 \space kg}$ ) de $\small \bold{8}\ \rm{\bold{m/s^2}}$ ? Et si l'objet est trois fois plus lourd ? Comment cela affecte-t-il la force ?

\qquad\footnotesize \begin{split} F_1 &= 2 \space {\rm kg} \times 8 \space \rm{m/s^2} = 16 \space\rm{N}\\[.5em] F_2 &= 3 \times 2 \space {\rm kg} \times 8 \space \rm{m/s^2} = 48 \space N \end{split}

Si la masse est trois fois plus lourde, la force doit être trois fois plus grande.

Qu'est-ce que la force résultante ?

La force est un vecteur 🇺🇸. Cela signifie qu'elle a une norme et une direction. C'est pourquoi vous ne pouvez pas l'additionner comme des nombres normaux (scalaires).

La force résultante 🇺🇸 ( $\small F_{\text{N}}$ ) est la somme des vecteurs de toutes les forces individuelles agissant sur un objet. Prenons l'exemple d'une balle qui tombe. Elle est affectée par la force gravitationnelle ( $\small F_{\text{G}} = 5\ \rm N$ ), la résistance de l'air ( $\small F_{\rm R} = 1\ \rm N$ ) et la force latérale causée par le vent ( $\small F_{\rm W} = 2\ \rm N$ ).

Une balle qui tombe et sur laquelle trois forces agissent.

Commencez par trouver la force résultante des forces verticales. Elles ont des directions opposées et s'annulent donc en partie :

\footnotesize\qquad \begin{split} F_{\rm H} &= F_{\rm G} - F_{\rm R}\\ &= 5\ \rm N - 1\ \rm N\\ &= 4\ \rm N \end{split}

Une balle qui tombe et sur laquelle agissent deux forces : une force de 4 N agissant vers le bas et une force de 2 N agissant vers la droite.

Trouvez maintenant la force résultante des deux forces restantes.

Vous pouvez la calculer en utilisant le théorème de Pythagore (dans un triangle rectangle : $\small a^2 + b^2 = c^2$ ). Pour en savoir plus sur l'addition de vecteurs, consultez le calculateur d'addition de vecteurs 🇺🇸.

Une balle qui tombe avec une force résultante dessinée.

\qquad\footnotesize \begin{split} F_{\rm H}^2 + F_{\rm W}^2 &= F_{\rm N}^2 \\[.5em] 4^2 + 2^2 &= F_{\rm N}^2 \\[.5em] 16 + 4 &= F_{\rm N}^2 \\[.5em] F_{\rm N}^2 &= 20 \\[.5em] F_{\rm N} &= \sqrt{20} \\[.5em] F_{\rm N} &= 2\sqrt 5 \end{split}

La force résultante agissant sur une balle est égale à 2√5 N.

Maintenant que vous connaissez les trois lois de Newton et la définition des forces, consultez l'un des calculateurs mentionnés au début. Nous y expliquons en détail tous les types de forces. Nous avons également réalisé récemment une expérience amusante consistant à tester ce qui gagnerait une course : un rouleau de papier toilette ou une bouteille. Jetez-y un coup d'œil pour en savoir plus sur la masse, le moment d'inertie et l'accélération !

FAQ

Comment calculer l'accélération en fonction de la force et de la masse ?

Pour calculer l'accélération en fonction de la force et de la masse :

Divisez la force par la masse.
N'oubliez pas d'utiliser les unités de base du SI. Cela signifie newtons pour la force et kilogrammes pour la masse.
Appréciez votre accélération en mètres par seconde carrée.

Le poids est-il une force ?

Le poids est un autre nom de la force gravitationnelle. En physique, la masse et le poids ne sont pas identiques. La masse est une propriété d'un objet. Elle résiste à tout changement de mouvement. Le poids est une force qui agit sur une masse en raison de la gravité. Sur Terre, si votre masse est de 70 kg, votre poids est d'environ 700 newtons (686,5 newtons précisément).

La force est-elle un vecteur ?

Oui, la force est un vecteur. Cela signifie qu'elle est définie à la fois par sanorme et sa direction. Les scalaires, comme la masse ou l'énergie, ne sont définis que par leur norme. Ainsi, si vous appliquez deux forces à un objet, vous ne pouvez pas les additionner comme des scalaires. Vous devez prendre en compte la direction et trouver la force résultante (la somme vectorielle des forces).

Quelle est la formule de la force ?

La formule de la force est définie par la deuxième loi de Newton :

La force exercée par un objet est égale à la masse multipliée par l'accélération de cet objet : F = m × a.

Pour utiliser cette formule, vous devez utiliser les unités SI : newtons pour la force, kilogrammes pour la masse et mètres par seconde au carré pour l'accélération.

Que se passe-t-il lorsque deux forces agissent dans la même direction ?

Lorsque deux forces agissent dans la même direction, leurs normes s'additionnent et créent une force résultante égale à leur somme.

Quel est le lien entre la force et le mouvement ?

La force est toute interaction qui, si elle n'est pas contrée, peut modifier le mouvement d'un objet. Sans force extérieure, un objet en mouvement continuera à se déplacer à une vitesse et dans une direction constantes, et un objet au repos restera au repos. Si une force extérieure non équilibrée est appliquée, un objet modifiera son mouvement en changeant de vitesse et/ou de direction.

La relation entre la force et le mouvement est définie par les lois de Newton.

Quels sont les types de forces ?

Types de forces en physique :

les forces de contact : force normale, force appliquée, force de frottement, force de tension, force de résistance de l'air ; et
les forces sans contact : force gravitationnelle, force électrique, force magnétique.

L'accélération est-elle une force ?

L'accélération n'est pas une force. L'accélération est la variation de la vitesse dans le temps. Comme la force, l'accélération est un vecteur, c'est-à-dire qu'elle a à la fois une intensité et une direction. Selon la deuxième loi du mouvement de Newton, l'accélération est proportionnelle à la force : F = m × a. La direction de l'accélération d'un objet est déterminée par la direction de la force résultante agissant sur cet objet.

La force résultante peut-elle être négative ?

La force résultante peut être à la fois positive et négative. La force résultante est la somme des vecteurs de toutes les forces individuelles qui agissent sur un objet. Les forces sont toujours d'intensité positive, mais, pour faciliter le calcul de la force résultante, nous supposons que les forces visant des directions opposées ont des signes différents. Habituellement, nous disons que les forces visant la droite sont positives et que celles visant la gauche sont négatives. Ainsi, si deux forces de direction opposée agissent sur un objet et que la force résultante se dirige vers la gauche, on peut dire que la force résultante est négative.

Quelle est la différence entre une force équilibrée et une force déséquilibrée ?

Les forces équilibrées ont la même intensité (norme), mais une direction opposée. Elles s'équilibrent et s'annulent mutuellement. Un exemple classique de forces équilibrées serait la force gravitationnelle et la force normale agissant sur un objet placé sur une surface horizontale. Les forces équilibrées ne modifient ni la direction ni la vitesse d'un objet.

Les forces déséquilibrées n'ont pas la même intensité (norme). Si une force déséquilibrée agit sur un objet, elle agit sur le mouvement de l'objet. Par exemple, si un objet tombe, c'est à cause de la force gravitationnelle. La force de résistance de l'air contrebalance la gravité, mais elle ne l'équilibre pas si l'objet est trop lourd.

Des forces équilibrées entraînent-elles un changement de mouvement ?

Les forces équilibrées ne modifient pas le mouvement. Deux forces sont équilibrées lorsqu'elles ont la même intensité et une direction opposée, de sorte qu'elles s'annulent l'une l'autre. Ensemble, elles n'affectent pas la vitesse ou la direction du mouvement d'un objet.

Qu'est-ce que la force de contact ?

La force de contact est toute force qui nécessite un contact pour se produire. Le frottement et la force normale sont tous deux des forces de contact car ils apparaissent lorsqu'un objet est en contact avec une surface. À l'inverse, une force sans contact, comme la gravité, agit sans contact avec un objet.