Problèmes résolus dans les lois du mouvement de Newton – Force normale
1. Un objet repose sur une table, comme illustré ci-dessous. Sa masse est de 1 kg. L'accélération de la pesanteur est de 9.8 m/s² . Déterminez la force normale exercée par la table sur l'objet.
Connu :
Masse (m) = 1 kg
Accélération de la gravité (g) = 9.8 m/ s²
Poids (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons
Recherche : force normale (N)
Solution:
L'objet repose sur la table, la force résultante qui s'exerce sur lui est donc nulle (première ou deuxième loi de Newton). Le poids de l'objet agit verticalement vers le bas, en direction du centre de la Terre. Une autre force doit s'exercer sur l'objet pour compenser la force gravitationnelle . L'objet étant posé sur la table, celle-ci exerce une force vers le haut. Cette force exercée par la table est souvent appelée force normale (N). « Normale » signifie perpendiculaire.
Choisissez la direction ascendante comme axe y positif. La force résultante agissant sur l'objet est :
∑ Fy = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
N = 9.8 Newtons
La force normale exercée par la table sur l'objet est de 9.8 N vers le haut.
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2. Deux objets reposent sur une table. La masse de l'objet 1 (m₁ ) est de 1 kg, la masse de l'objet 2 (m₂ ) est de 2 kg et l'accélération due à la gravité (g) est de 9.8 m/s² . Déterminez l'intensité et la direction de la force normale exercée par m₂ sur m₁ et la force normale exercée par la table sur m₂.
Solution
Connu :
Masse de l'objet 1 (m 1 ) = 1 kg
Masse de l'objet 2 (m 2 ) = 2 kg
Accélération de la gravité (g) = 9.8 m/ s²
Poids de l'objet 1 (w₁ ) = m₁ g = (1)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons
Poids de l'objet 2 (w₂ ) = m₂g = (2)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newtons
Recherche : N 1 et N 2
Solution:
(a) Force normale exercée par m 2 sur m 1 (N 1 )
N 1 = w 1 = 9.8 Newton
La direction de N 1 est vers le haut.
(b) Force normale exercée par la table sur le m 2 (N 2 )
N₂ = w₁ + w₂ = 9.8 Newtons + 19.6 Newtons = 29.4 Newtons
La direction de N 2 est vers le haut.
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3. Un objet repose sur une table. Sa masse est de 2 kg et son accélération due à la gravité est de 9.8 m/s² . L'intensité de la force F est de 10 newtons. Déterminez l'intensité et la direction de la force normale exercée par la table sur l'objet.
Solution
Connu :
Masse de l'objet (m) = 2 kg
Accélération due à la gravité (g) = 9.8 m/ s²
Poids (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newtons
Force F (F) = 10 Newtons
On recherche : l'amplitude et la direction de la force normale (N)
Solution:
La direction de la force normale est ascendante.
Magnitude de la force normale :
∑ F = 0
N – F – w = 0
N = F + w
N = 10 Newtons + 20 Newtons
N = 30 Newtons
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4. Un objet repose sur une table. Sa masse est de 1 kg, son accélération due à la gravité est de 9,8 m/s² , la force F₁ est de 10 N et la force F₂ est de 20 N. Déterminez l'intensité et la direction de la force normale exercée par la table sur l'objet.
Solution
Connu :
Masse (m) = 1 kg
Accélération de la gravité (g) = 9.8 m/ s²
Poids (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons
F1 = 10 Newtons
F2 = 20 Newtons
On recherche : l'amplitude et la direction de la force normale (N)
Solution:
La direction de la force normale est ascendante.
Magnitude de la force normale :
∑ F = 0
N – F 2 – w + F 1 = 0
N = F 2 + w – F 1
N = 20 Newtons + 9.8 Newtons – 10 Newtons
N = 19.8 Newtons
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5. La masse de l'objet (m) = 2 kg, l'accélération de la gravité (g) = 9.8 m/s² , l'angle = 30 ° . Trouvez l'intensité et la direction de la force normale exercée sur l'objet.
Solution:
w est le poids, w x est la composante horizontale du poids, wy est la composante verticale du poids, N est la force normale.
Connu :
masse (m) = 2 kg
accélération de la pesanteur (g) = 9.8 m/ s²
poids (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newtons
w x = w sin 60 ° = (19.6 N )(0.5) √3 = 9.8 √3 Newtons
w y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8 Newtons
Recherche : force normale (N)
Solution:
∑ F = 0
N – w y = 0
N = w y
N = 9.8 Newtons
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- Masse et poids
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