Calcul de force en newtons
Le calcul d'une force se fait ici de cinq façons : à partir de la masse et de l'accélération (F = m · a), comme poids, à partir de la pression et de la surface, comme force de ressort ou avec la loi du levier. Une voiture de 1 200 kg accélérant à 2,5 m/s² exige 3 000 N – avec conversion en kN, kgf et lbf.
Exemple : Méthode: Masse et accélération (F = m · a) · Masse m 1 200 kg · Accélération a 2,5 m/s² → Force : Force F = 3 000 N. Source : Wikipedia – Newtonsche Gesetze (F = m · a). Mise à jour : .
Comment le calcul est fait
La force est le produit de la masse par l'accélération : F = m · a, mesurée en newtons (N). 1 N accélère une masse de 1 kg de 1 m/s². Selon l'exercice, seule change l'origine de l'accélération ou de la force.
Les cinq cas du calculateur
- F = m · a : la force nécessaire pour accélérer une masse – au démarrage, au freinage ou en levant une charge.
- Poids F = m · g : avec g = 9,80665 m/s² (gravité normale), 80 kg pèsent environ 785 N. Sur la Lune, à 1,62 m/s², ce serait seulement 130 N environ.
- F = p · A : la force d'un vérin ou d'un piston. 6 bar sur 50 cm² donnent 3 000 N – le cas standard en hydraulique et en pneumatique. Le calculateur convertit lui-même les bar et les cm² en pascals et en m².
- Force de ressort F = k · x : la loi de Hooke vaut dans le domaine élastique : allongement double, force double.
- Loi du levier : force motrice × bras moteur = charge × bras résistant. Un bras plus long réduit la force nécessaire dans la même proportion.
Unités
L'unité SI est le newton. 1 kN = 1 000 N ; le kilogramme-force (kgf) est obsolète, 1 kgf = 9,80665 N, et dans le monde anglo-saxon la livre-force est courante, 1 lbf ≈ 4,448 N. Pour le travail, l'énergie et la puissance, voir le calcul d'énergie cinétique ; pour les objets qui tombent, le calcul de chute libre.
Questions fréquentes
Comment calculer une force ?
Avec F = m · a : la masse en kg multipliée par l'accélération en m/s² donne la force en newtons. Pour 1 200 kg et 2,5 m/s², cela fait 3 000 N.
Comment calculer la force à partir de la pression et de la surface ?
F = p · A. La pression en pascals multipliée par la surface en m² donne des newtons. Pour 6 bar (600 000 Pa) et 50 cm² (0,005 m²), cela fait 3 000 N.
Comment convertir des newtons en kilogrammes ?
On divise les newtons par 9,80665 : on obtient la masse en kg qui a ce poids sur Terre. 98 N correspondent à environ 10 kg. À proprement parler, newton et kilogramme sont toutefois des grandeurs différentes.
Que dit la loi du levier ?
À l'équilibre, force motrice × bras moteur = charge × bras résistant. Si l'on quadruple le bras moteur, il ne faut plus qu'un quart de la force.
Qu'est-ce que la raideur d'un ressort ?
Elle indique la force que le ressort produit par millimètre de déformation. Avec k = 2,5 N/mm et 12 mm d'allongement, la force est de 30 N.
Sources et références juridiques
- Wikipedia – Newtonsche Gesetze (F = m · a)
- Wikipedia – Hookesches Gesetz (loi de Hooke)
- Wikipedia – Hebelgesetz
- BIPM – SI-Brochure: accélération normale de la pesanteur 9,80665 m/s² et kilogramme-force/livre-force
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