Les unités de force et leurs équivalences
| Unité | Symbole | En newtons |
|---|---|---|
| Newton | N | 1 Nunité de base |
| Kilonewton | kN | 1 000 N |
| Kilogramme-force | kgf | 9,80665 N |
| Livre-force | lbf | 4,44822 N |
| Dyne | dyn | 0,00001 N |
| Once-force | ozf | 0,278014 N |
| Tonne-force | tf | 9 807 N |
Questions fréquentes
Combien de newtons pour un kilogramme ?
Un kilogramme ne fait pas de newtons, c'est une masse. Mais il pèse 9,80665 newtons sous la pesanteur normale, et c'est exactement ce que vaut un kilogramme-force. Une personne de 70 kg exerce donc 686,5 newtons sur le sol. Sur la Lune, la même masse n'exercerait que 114 newtons, le sixième, alors que sa masse n'aurait pas bougé d'un gramme.
Pourquoi une balance affiche-t-elle des kilogrammes ?
Parce qu'elle mesure une force et la divise déjà par 9,80665 avant de vous montrer le résultat. Le capteur ne connaît que la force qui l'écrase, l'affichage suppose la pesanteur terrestre. C'est pourquoi une balance étalonnée en Europe se trompe légèrement à l'équateur, où la pesanteur vaut 9,78 au lieu de 9,83 aux pôles, et se tromperait d'un facteur six sur la Lune.
Un couple de serrage se donne-t-il en N·m ou en kgf·m ?
En newtons-mètres dans toute documentation récente, mais les notices anciennes et une partie du matériel japonais et italien emploient encore le kilogramme-force-mètre. Un kgf·m vaut 9,80665 N·m : un couple de 10 kgf·m demande 98 N·m. Les clés dynamométriques américaines graduent en livres-pieds, et une livre-pied vaut 1,3558 N·m, si bien que 50 lbf·ft font 67,8 N·m.
Un cric de 2 tonnes, c'est quelle force ?
19,6 kilonewtons. Le tonnage d'un cric, d'une presse ou d'un palan se compte en tonnes-force, et une tonne-force vaut mille kilogrammes-force, soit 9,80665 kilonewtons. Une presse d'atelier annoncée à 20 tonnes développe donc 196 kN. Le piège vient d'Amérique du Nord, où la tonne courte vaut 2 000 livres-force, soit 8,896 kilonewtons : une presse de 20 tons y produit 178 kN, neuf pour cent de moins que sa jumelle européenne à chiffre égal.
Pourquoi peut-on pousser une voiture qu'on ne peut pas soulever ?
Parce que ce qui la retient n'est pas son poids mais sa résistance au roulement. Une voiture de 1 500 kilogrammes pèse 14,7 kilonewtons, mais sur du plat et avec des pneus bien gonflés, un à un et demi pour cent de ce poids suffit à l'entretenir en mouvement, soit 150 à 220 newtons, l'effort qu'il faut pour soulever 15 à 22 kilogrammes. L'ébranler coûte davantage que la maintenir en marche. Sur une pente de cinq pour cent, il faut ajouter cinq pour cent du poids, 735 newtons, et c'est pourquoi une voiture mal freinée part seule sans qu'on la rattrape.
Le newton n'a que soixante-quinze ans
L'unité de force ne porte son nom que depuis 1948, quand la neuvième conférence générale des poids et mesures l'a baptisée. Avant elle, les ingénieurs calculaient en kilogrammes-force, et c'est pourquoi les plans d'usine d'avant-guerre s'écrivent en kgf quand ceux d'aujourd'hui s'écrivent en N. Le newton n'est pas une unité de base mais une combinaison : un kilogramme-mètre par seconde au carré, c'est-à-dire la force qui accélère un kilogramme d'un mètre par seconde chaque seconde.
Le dyne, lui, survit là où on ne l'attend pas. Il vaut dix micronewtons, ce qui le rend inutile en mécanique, mais la tension superficielle se mesure encore en dynes par centimètre dans l'imprimerie et le traitement des films plastiques. Un film doit atteindre environ trente-huit dynes par centimètre pour qu'une encre y adhère au lieu de perler, et les stylos de contrôle vendus aux imprimeurs portent cette graduation. Un dyne par centimètre vaut un millinewton par mètre : la valeur ne change pas, seul le vocabulaire du métier a tenu bon.