Qu'est-ce que la force normale?
La force normale est chargée de maintenir deux objets physiquement séparés dans l'espace. Sans lui, les objets solides se confondraient sans aucune résistance. Il est fondamentalement causé par les forces électriques de nombreux atomes qui se repoussent les uns les autres. Les objets sont généralement mis en contact par la force de gravitation ou par collision. La force normale est un concept important de la mécanique classique pour calculer le frottement entre objets solides.
On dit communément qu'il existe quatre forces fondamentales de la nature: la force gravitationnelle, la force électromagnétique, la force nucléaire faible et la force nucléaire forte. La force normale est en réalité un ensemble de forces électromagnétiques. Au niveau atomique, deux objets résistent à l’écrasement car les électrons d’un objet résistent à ceux de l’autre. Les électrons ont une charge négative, de sorte que deux électrons ont tendance à se repousser lorsqu'ils sont proches. Lorsque de nombreux atomes se comportent de cette manière collectivement, le résultat est la force normale.
Cette force est toujours dirigée perpendiculairement à la surface qui la provoque. Quand une voiture est sur un sol plat, la force normale est verticale et annulera exactement la force de gravitation. C'est pourquoi une voiture sur un terrain plat n'accélérera ni vers le haut ni vers le bas. Cependant, la force normale exercée sur une voiture qui descend une colline forme un angle droit avec la route, même si la force de gravitation est toujours dirigée verticalement. Étant donné que ces forces ne disparaîtront plus exactement, une voiture accélérera en descente même si aucun carburant 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 l'élan qui est responsable de la force normale. La première loi de Newton stipule que les objets en mouvement resteront en mouvement sauf s'ils sont soumis à une force externe. Les objets en collision doivent donc exercer des forces les uns sur les autres pour pouvoir changer de vitesse. En fait, c'est exactement ce qu'ils font: les forces normales qu'ils s'exercent suffisent à les envoyer bouger avec leurs vitesses finales.
En mécanique classique, la force normale est importante pour déterminer le frottement statique et cinétique. Celles-ci se rapportent à la friction entre des objets solides, comme une boîte glissant sur le sol. Ce type de frottement est proportionnel aux forces normales, ce qui signifie que doubler la force normale doublera la force de frottement. Dans les cas quotidiens, le poids d'un objet est ce qui est responsable de sa force normale. C'est pourquoi il est plus difficile de pousser une boîte lourde qu'une boîte plus légère.