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Calcul d'une force : deuxième loi de Newton F = ma

Trouvez la force, la masse ou l'accélération à partir des deux autres grandeurs, en newtons ou en kilogrammes-force, avec l'accélération en g.

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Résultats

Force

3 900,0

Masse
1 300,0
Accélération
3,00
Accélération en g
0,31 g
Force en kilonewtons
3,90 kN
Poids de cette masse sur Terre
12 748,6

Force pour d'autres accélérations

ForceAccélération en g
1 m/s² actuel1 300,00,10
2 m/s² actuel2 600,00,20
3 m/s² actuel3 900,00,31
5 m/s² actuel6 500,00,51
8 m/s² actuel10 400,00,82
9,81 m/s² actuel12 753,01,00

La deuxième loi de Newton

Force, masse et accélération sont reliées par la deuxième loi de Newton, aussi appelée principe fondamental de la dynamique : la force résultante qui s’exerce sur un objet est égale à sa masse multipliée par son accélération, F = ma. Poussez deux fois plus fort et l’objet accélère deux fois plus ; poussez de la même façon un objet deux fois plus lourd et il accélère deux fois moins. Le calculateur résout cette relation pour la grandeur qui vous manque.

Les formules

  • Force = masse × accélération
  • Masse = force ÷ accélération
  • Accélération = force ÷ masse
  • Accélération en g = accélération ÷ 9,80665 m/s²

Les calculs se font en unités du Système international (kilogrammes, mètres par seconde carrée, newtons), puis les résultats sont convertis dans l’unité choisie, y compris le kilogramme-force (kgf).

Exemple chiffré

Une voiture de 1 300 kg accélère à 3 m/s².

  1. Force = 1 300 × 3 = 3 900 N, soit 3,9 kN.
  2. L’accélération vaut 0,31 g : le conducteur est plaqué contre son siège avec environ un tiers de son propre poids.
  3. À titre de comparaison, le poids de la voiture sur Terre est de 12 749 N.

Les unités de force

Unité Valeur en newtons
1 newton (N) 1
1 kilonewton (kN) 1 000
1 kilogramme-force (kgf) 9,807
1 livre-force (lbf) 4,448

Le newton est une petite unité : c’est à peu près le poids d’une pomme de 100 g. Le kilogramme-force, ancienne unité encore utilisée en mécanique, correspond au poids d’une masse de 1 kg.

La force résultante, pas une force isolée

F = ma s’applique à la force résultante, la somme vectorielle de toutes les forces. Les roues d’une voiture peuvent pousser vers l’avant avec 5 000 N pendant que la résistance de l’air et le roulement freinent avec 1 000 N : la voiture accélère comme si une force unique de 4 000 N s’exerçait sur elle. Quand la résultante est nulle, l’objet garde une vitesse constante : c’est le principe d’inertie, ou première loi de Newton.

Masse et poids

La masse, en kilogrammes, mesure la quantité de matière et ne change pas d’un endroit à l’autre. Le poids est une force, l’attraction de la pesanteur sur cette masse, P = mg, en newtons. C’est pourquoi le calculateur affiche à part le poids de la masse sur Terre, et pourquoi la même masse pèse bien moins sur la Lune.

À quoi ça sert

Les ingénieurs utilisent F = ma pour dimensionner des freins, des moteurs, des câbles ou des supports. Au lycée et dans le supérieur, la relation intervient dans presque tous les exercices de mécanique, du solide sur un plan incliné à la fusée, souvent avec les formules de l’accélération, de l’énergie cinétique et du couple.

Questions fréquentes

Comment calculer une force ?

Avec la deuxième loi de Newton : force = masse × accélération (F = ma). Une voiture de 1 300 kg qui accélère à 3 m/s² subit une force résultante de 3 900 N.

Qu'est-ce qu'un newton ?

L'unité de force du Système international : la force qui communique à une masse de 1 kg une accélération de 1 m/s². Un kilogramme-force vaut 9,807 N.

Quelle différence entre masse et poids ?

La masse, en kilogrammes, mesure la quantité de matière et ne change pas. Le poids est la force exercée par la pesanteur sur cette masse, P = mg, en newtons : il change sur la Lune ou sur Mars.

F = ma s'applique-t-il à une seule force ?

Non, à la force résultante, c'est-à-dire à la somme de toutes les forces. Si le moteur pousse avec 5 000 N et que les frottements freinent avec 1 000 N, la force résultante est de 4 000 N.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

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