Calculateur de force normale

La force normale est la force de contact qu'une surface exerce perpendiculairement à elle-même. Une table soutient vers le haut un objet au repos, une rampe pousse perpendiculairement à sa pente et le plancher d'un ascenseur modifie son appui lorsque celui-ci accélère. En géométrie, normal signifie perpendiculaire, et non ordinaire. La force normale se mesure en newtons et se détermine par le bilan des forces dans la direction perpendiculaire à la surface de contact. Sur une surface horizontale, sans autre force verticale ni accélération verticale, l'appui équilibre le poids. Il vaut la masse multipliée par l'accélération de la pesanteur. Ce calculateur utilise la pesanteur standard, 9.80665 mètres par seconde carrée. Même si la normale égale le poids dans ce cas particulier, ce sont deux forces différentes : la gravité agit vers la Terre par le centre de masse, tandis que la normale agit à l'interface de contact. Sur un plan incliné, seule la composante du poids perpendiculaire au plan plaque l'objet contre la surface. Pour un angle mesuré depuis l'horizontale, la normale vaut la masse multipliée par la pesanteur et par le cosinus de l'angle. Elle diminue quand la pente augmente et tend vers zéro lorsque le plan devient vertical. Cela suppose qu'aucune autre force n'a de composante perpendiculaire à la rampe et que le contact est maintenu. Une charge extérieure descendante sur une surface horizontale augmente la force de contact. Le calculateur ajoute cette charge au poids. Si la force est appliquée sous un autre angle, décomposez-la d'abord : seule sa composante perpendiculaire modifie la normale. Une traction vers le haut réduit au contraire le contact, qui cesse si l'appui requis devient négatif. Dans un ascenseur, le poids apparent est la force normale du plancher. En prenant l'accélération vers le haut comme positive, la force vaut la masse multipliée par la somme de la pesanteur standard et de l'accélération. Une accélération vers le haut donne une sensation de lourdeur, et vers le bas de légèreté. À vitesse constante, l'accélération est nulle et le poids est habituel. En chute libre idéale, l'accélération descendante égale la pesanteur standard et l'appui devient nul. La normale est essentielle au calcul du frottement, car de nombreux modèles de frottement sec utilisent le coefficient de frottement multiplié par la normale. Elle intervient aussi dans les réactions des structures, la traction des véhicules, les virages relevés et la mécanique du contact. Tracez toujours un diagramme des forces, choisissez des axes alignés avec la surface, décomposez chaque force et appliquez la deuxième loi de Newton. Ces cas simples supposent une surface rigide, un objet ponctuel, une pesanteur standard et un contact continu ; les systèmes complexes peuvent nécessiter un équilibre en rotation ou plusieurs réactions.