La force nette
est la somme vectorielle de toutes les forces agissant sur un corps. (Rappelons qu'une force est une poussée ou une traction.) L'unité SI pour la force est le newton (N), où 1 N \u003d 1 kgm /s ^{2.
\\ bold {F_ {net}} \u003d \\ bold {F_1 + F_2 + F_3 + ...}}

La première loi de Newton stipule qu'un objet subissant un mouvement uniforme - c'est-à-dire qu'il est au repos ou se déplace avec une vitesse constante - continuera à le faire à moins qu'il ne soit agi par un filet non nul Obliger. La deuxième loi de Newton nous dit explicitement comment le mouvement changera à la suite de cette force nette:
\\ bold {F_ {net}} \u003d m \\ bold {a}

L'accélération - changement de vitesse dans le temps - est directement proportionnelle à la force nette. Notez également que l'accélération et la force nette sont des quantités vectorielles qui pointent dans la même direction.

TL; DR (Trop long; n'a pas lu)

Une force nette de zéro NE DOIT PAS nécessairement signifie que l'objet est arrêté! Une force nette de zéro ne signifie PAS non plus qu'il n'y a pas de forces agissant sur un objet car il est possible que plusieurs forces agissent de telle manière qu'elles s'annulent.
Diagrammes à corps libre

La première étape pour trouver la force nette sur un objet est de dessiner un diagramme de corps libre
(FBD) montrant toutes les forces agissant sur cet objet. Cela se fait en représentant chaque vecteur de force sous la forme d'une flèche provenant du centre de l'objet et pointant dans la direction dans laquelle la force agit.

Par exemple, supposons qu'un livre soit assis sur une table. Les forces agissant sur lui seraient la force de gravité sur le livre, agissant vers le bas, et la force normale de la table sur le livre, agissant vers le haut. Le diagramme à corps libre de ce scénario serait composé de deux flèches de longueur égale provenant du centre du livre, l'une pointant vers le haut et l'autre vers le bas.

(image 1)

Supposons le même livre était poussé vers la droite avec une force de 5 N tandis qu'une force de friction de 3 N s'opposait au mouvement. Maintenant, le diagramme du corps libre comprendrait une flèche 5-N vers la droite et une flèche 3-N vers la gauche.

(image 2)

Enfin, supposons que le même livre soit sur une pente, glissant vers le bas. Dans ce scénario, les trois forces sont la force gravitationnelle sur le livre, qui pointe vers le bas; la force normale sur le livre, qui pointe perpendiculairement à la surface; et la force de friction, qui pointe à l'opposé de la direction du mouvement.

(image 3)
Calcul de la force nette

Une fois que vous avez tracé le diagramme du corps libre, vous pouvez utiliser l'addition vectorielle pour trouver la force nette agissant sur l'objet. Nous considérerons trois cas en explorant cette idée:

Cas 1: Toutes les forces se trouvent sur la même ligne.

Si toutes les forces se trouvent sur la même ligne (pointant à gauche et à droite uniquement , ou de haut en bas uniquement, par exemple), la détermination de la force nette est aussi simple que l'addition des amplitudes des forces dans le sens positif et la soustraction des amplitudes des forces dans le sens négatif. (Si deux forces sont égales et opposées, comme c'est le cas avec le livre posé sur la table, la force nette \u003d 0)

Exemple: Considérons une balle de 1 kg tombant sous l'effet de la gravité, subissant une résistance à l'air force de 5 N. Il y a une force vers le bas en raison de la gravité de 1 kg × 9,8 m /s ^{2 \u003d 9,8 N, et une force vers le haut de 5 N. Si nous utilisons la convention selon laquelle up est positif, alors la force nette est de 5 N - 9,8 N \u003d -4,8 N, indiquant une force nette de 4,8 N dans le sens descendant.}

(image 4)

Cas 2: Toutes les forces se trouvent sur la perpendiculaire axes et additionnez à 0 le long d'un axe.

Dans ce cas, en raison des forces s'ajoutant à 0 dans une direction, nous devons seulement nous concentrer sur la direction perpendiculaire lors de la détermination de la force nette. (Bien que la connaissance que les forces dans la première direction s'ajoutent à 0 peut parfois nous donner des informations sur les forces dans la direction perpendiculaire, comme lors de la détermination des forces de friction en termes de magnitude de force normale.)

Exemple: A Une petite voiture de 0,25 kg est poussée sur le sol avec une force 3-N agissant vers la droite. Une force de friction 2-N agit pour s'opposer à ce mouvement. Notez que la gravité agit également vers le bas sur cette voiture avec une force de 0,25 kg × 9,8 m /s ^{2 \u003d 2,45 N, et une force normale agit vers le haut, également avec 2,45 N. (Comment savons-nous cela? Parce qu'il n'y a pas de changement de mouvement dans la direction verticale lorsque la voiture est poussée sur le sol, la force nette dans la direction verticale doit donc être de 0.)
Cela simplifie tout dans le cas unidimensionnel car les seules forces qui n'annulent pas sont dans une seule direction. La force nette sur la voiture est alors de 3 N - 2 N \u003d 1 N à droite.}

(image 5)

Cas 3: Toutes les forces ne sont pas limitées à une ligne et ne se situer sur des axes perpendiculaires.

Si nous savons dans quelle direction l'accélération sera, nous choisirons un système de coordonnées où cette direction se situe sur l'axe x positif ou l'axe y positif. De là, nous décomposons chaque vecteur de force en composantes x et y. Puisque le mouvement dans une direction est constant, la somme des forces dans cette direction doit être 0. Les forces dans l'autre direction sont alors les seuls contributeurs à la force nette et ce cas est réduit au cas 2.

Si nous ne savons pas dans quelle direction l'accélération sera, nous pouvons choisir n'importe quel système de coordonnées cartésiennes, bien qu'il soit généralement plus pratique de choisir celui dans lequel une ou plusieurs des forces se trouvent sur un axe. Divisez chaque vecteur de force en composantes x et y. Déterminez séparément la force nette dans la direction x
et la force nette dans la direction y
. Le résultat donne les coordonnées x et y de la force nette.

Exemple: Une voiture de 0,25 kg roule sans frottement sur une pente de 30 degrés due à la gravité.

Nous utiliserons un système de coordonnées aligné avec la rampe comme illustré. Le diagramme du corps libre se compose de la gravité agissant directement vers le bas et de la force normale agissant perpendiculairement à la surface.

Nous devons diviser la force gravitationnelle en composantes x et y, ce qui donne:
F_ { gx} \u003d F_g \\ sin (\\ theta) \\\\ F_ {gy} \u003d F_g \\ cos (\\ theta)

Puisque le mouvement dans la direction y
est constant, nous savons que la force nette dans le y
la direction doit être 0:
F_N - F_ {gy} \u003d 0

(Remarque: cette équation nous permet de déterminer l'amplitude de la force normale.)

Dans la direction x, la seule force est F _{gx
, donc:
F_ {net} \u003d F_ {gx} \u003d F_g \\ sin (\\ theta) \u003d mg \\ sin (\\ theta) \u003d 0.25 \\ times9.8 \\ times \\ sin (30) \u003d 1.23 \\ text {N} Comment trouver l'accélération à partir de la force nette}

Une fois que vous avez déterminé votre vecteur de force nette, trouver le l'accélération d'un objet est une simple application de la deuxième loi de Newton.
\\ bold {F_ {net}} \u003d m \\ bold {a} \\ implique \\ bold {a} \u003d \\ frac {\\ bold {F_ {net}} } {m}

Dans l'exemple précédent de la voiture de 0,25 kg roulant sur le rampe, la force nette était de 1,23 N sur la rampe, donc l'accélération serait:
\\ bold {a} \u003d \\ frac {\\ bold {F_ {net}}} {m} \u003d \\ frac {1,23} {0,25 } \u003d 4,92 \\ text {m /s} ^ 2 \\ text {en bas de la rampe}