Qu’est-ce que la force normale ?

La force normale est responsable de maintenir deux objets physiquement séparés dans l’espace. Sans elle, les objets solides fusionneraient sans aucune résistance. Elle est fondamentalement causée par les forces électriques de nombreux atomes qui se repoussent. Les objets sont généralement mis en contact soit par la force gravitationnelle, soit par collision. Cette force est un concept important en mécanique classique pour calculer le frottement entre objets solides.

On dit communément qu’il existe quatre forces fondamentales de la nature : les forces gravitationnelles, électromagnétiques, nucléaires faibles et nucléaires fortes. La force normale est en fait un ensemble de forces électromagnétiques. Au niveau atomique, deux objets résistent à l’écrasement parce que les électrons d’un objet résistent à ceux de l’autre. Les électrons ont une charge négative, donc deux électrons auront tendance à se repousser lorsqu’ils sont proches. Lorsque de nombreux atomes se comportent de cette façon collectivement, le résultat est la force normale.

Cette force est toujours dirigée perpendiculairement à la surface qui la provoque. Lorsqu’une voiture est sur un terrain plat, la force normale est verticale et annulera exactement la force gravitationnelle. C’est pourquoi une voiture sur un terrain plat n’accélérera ni vers le haut ni vers le bas. La force sur une voiture descendant une colline, cependant, forme un angle droit avec la route, même si la force gravitationnelle est toujours dirigée verticalement. Étant donné que ces forces ne s’annuleront plus exactement, une voiture accélérera en descente même si aucun gaz n’est utilisé.

Une autre situation possible impliquant la force est lorsque deux objets entrent en collision. Lorsque cela se produit, ce n’est pas la gravité, mais la quantité de mouvement qui est responsable de la force normale. La première loi de Newton stipule que les objets en mouvement resteront en mouvement à moins qu’une force extérieure n’agisse dessus. Ainsi, les objets en collision doivent exercer des forces les uns sur les autres pour qu’ils changent de vitesse. En fait, c’est exactement ce qu’ils font – les forces qu’ils exercent les uns sur les autres sont juste suffisantes pour les envoyer se déplacer avec leurs vitesses finales.

En mécanique classique, la force normale est importante pour déterminer le frottement statique et cinétique. Ceux-ci font référence à la friction entre des objets solides, comme une boîte glissant sur le sol. Ce type de frottement est proportionnel aux forces normales. Dans les cas de tous les jours, le poids d’un objet est ce qui est responsable de sa force normale. C’est pourquoi il est plus difficile de pousser une caisse lourde qu’une plus légère.