Comment utiliser cette calculatrice
- Entrez la masse de l'objet en kilogrammes.
- Entrez l'accélération en mètres par seconde carrée.
- Laissez l'accélération à 9,80665 si vous souhaitez obtenir le poids de l'objet sur Terre plutôt qu'une force dynamique.
- Lisez la force en newtons, accompagnée des valeurs en livres-force et kilogrammes-force.
- Utilisez la valeur pour la Lune comme rappel que le poids est une force variant selon l'emplacement, tandis que la masse ne change pas.
Méthode de calcul
La deuxième loi de Newton stipule que la force résultante appliquée à un corps est égale à sa masse multipliée par son accélération. Le terme « résultante » est crucial : la loi relie la somme vectorielle de toutes les forces agissant sur le corps à l'accélération obtenue. Ainsi, une boîte glissant à vitesse constante sur un sol subit une force résultante nulle, même si la poussée et la friction sont toutes deux réelles et non nulles.
Le newton est une unité dérivée du SI définie de sorte qu'un newton accélère un kilogramme d'un mètre par seconde carrée. Cette clarté de définition explique pourquoi les calculs doivent être effectués en unités SI puis convertis ensuite, et non l'inverse. La dynamique impériale entraîne la confusion entre livre-masse et livre-force, ce qui nécessite la constante de conversion peu pratique gc et constitue une source récurrente d'erreurs d'un facteur 32.
Le poids est le cas particulier où l'accélération correspond à l'intensité du champ gravitationnel local. La gravité standard est définie exactement à 9,80665 m/s², mais la valeur réelle varie d'environ 9,764 au sommet d'une haute montagne près de l'équateur à 9,834 aux pôles, soit un écart de près de 0,7 %, ce qui importe pour les pesées de précision mais pas pour grand-chose d'autre.
Formule et références
F = m × a ; poids W = m × g, avec g standard = 9,80665 m/s² ; 1 N = 0,2248089 lbf
Newton, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687) ; Brochure sur le SI du BIPM, 9e édition ; 3e réunion de la CGPM (1901), définition de la gravité standard.
Exemple de calcul
Une voiture de 1 200 kg freine de 20 m/s jusqu'à l'arrêt en 4 secondes. Quelle force de freinage est nécessaire ?
- Trouvez l'accélération : (0 − 20) ÷ 4 = −5 m/s².
- Entrez une masse de 1200 et une accélération de 5 (le signe n'indique que la direction).
- F = 1200 × 5 = 6 000 N.
- Convertissez pour une fiche technique : 6 000 ÷ 4,448 = 1 349 lbf, soit environ 612 kgf.
Les freins doivent générer 6 000 N, soit environ la moitié du poids de la voiture (11 768 N), raison pour laquelle un freinage intense semble proche de la limite d'adhérence des pneus.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre la masse et le poids ?
La masse est la quantité de matière, mesurée en kilogrammes, et ne varie pas selon l'endroit. Le poids est la force que la gravité exerce sur cette masse, mesurée en newtons, et varie avec la gravité locale.
Pourquoi la valeur par défaut du calculateur est-elle de 9,80665 ?
Il s'agit de la gravité standard, la valeur de référence convenue à l'échelle internationale. L'utiliser transforme le calculateur en un calculateur de poids sans aucune saisie supplémentaire.
La force est-elle un vecteur ?
Oui. Ce calculateur fournit la norme. Lorsque plusieurs forces agissent selon des angles différents, décomposez-les d'abord en composantes et additionnez les composantes séparément.
Comment convertir les newtons en livres ?
Divisez par 4,4482216152605 pour obtenir des livres-force. La livre-masse est une grandeur différente et nécessite le terme gravitationnel pour être reliée.