Vous avez probablement déjà conduit sur l'autoroute, lorsque soudain la route tourne à gauche et vous avez l'impression d'être poussé vers la droite, dans la direction opposée de la courbe. C'est un exemple courant de ce que beaucoup de gens considèrent et appellent une « force centrifuge ». Cette "force" est appelée à tort force centrifuge, mais en fait, cela n'existe pas !
L'accélération centrifuge n'existe pas
Les objets se déplaçant dans un mouvement circulaire uniforme subissent des forces qui maintiennent l'objet dans un mouvement circulaire parfait, ce qui signifie que la somme des forces est dirigée vers l'intérieur vers le centre. Une force unique telle que la tension d'une corde est un exemple de force centripète, mais d'autres forces peuvent également remplir ce rôle. La tension dans la corde entraîne une force centripète, qui provoque le mouvement circulaire uniforme. C'est probablement ce que vous voulez calculer.
Voyons d'abord ce qu'est l'accélération centripète et comment la calculer, ainsi que comment calculer les forces centripètes. Ensuite, nous pourrons comprendre pourquoi il n'y a pas de force centrifuge.
Conseils
Il n'y a pas de force centrifuge; s'il y en avait, il n'y aurait pas de mouvement circulaire. Vous pouvez le voir facilement si vous créez un diagramme de force centrifuge qui inclut également la force centripète. Les forces centripètes provoquent un mouvement circulaire et sont dirigées vers le centre du mouvement.
Un récapitulatif rapide
Pour comprendre la force centripète et l'accélération, il peut être utile de se souvenir d'un certain vocabulaire. Premièrement, la vitesse est un vecteur qui décrit la vitesse et la direction du mouvement d'un objet. Ensuite, si la vitesse change, ou en d'autres termes la vitesse ou la direction de l'objet change en fonction du temps, il a aussi une accélération.
Un cas particulier de mouvement bidimensionnel est le mouvement circulaire uniforme, dans lequel un objet se déplace avec une vitesse angulaire constante autour d'un point central stationnaire.
Remarquez que nous disons que l'objet a une constantela vitesse, mais nonrapidité, car l'objet change continuellement de direction. Par conséquent, l'objet a deux composantes d'accélération: l'accélération tangentielle qui est parallèle à la direction du mouvement de l'objet et l'accélération centripète qui est perpendiculaire.
Si le mouvement est uniforme, l'amplitude de l'accélération tangentielle est nulle et l'accélération centripète a une amplitude constante non nulle. La force (ou les forces) qui provoquent l'accélération centripète est la force centripète, qui pointe également vers l'intérieur vers le centre.
Cette force, du grec qui signifie « recherche du centre », est responsable de la rotation de l'objet selon une trajectoire circulaire uniforme autour du centre.
Calcul de l'accélération et des forces centripètes
L'accélération centripète d'un objet est donnée par
a=\frac{v^2}{R}
oùvest la vitesse de l'objet etRest le rayon auquel il tourne. Cependant, il s'avère que la quantité
F=ma=\frac{mv^2}{R}
n'est pas vraiment une force, mais peut être utilisé pour vous aider à relier la ou les forces qui donnent lieu au mouvement circulaire, à l'accélération centripète.
Alors pourquoi n'y a-t-il pas de force centrifuge ?
Imaginons qu'il existait une force centrifuge, ou une force égale et opposée à la force centripète. Si tel était le cas, les deux forces s'annuleraient, ce qui signifie que l'objet ne se déplacerait pas selon une trajectoire circulaire. Toute autre force présente pourrait pousser l'objet dans une autre direction ou en ligne droite, mais s'il y avait toujours une force centrifuge égale et opposée, il n'y aurait pas de mouvement circulaire.
Alors qu'en est-il de la sensation que vous ressentez lorsque vous contournez une courbe sur la route et dans d'autres exemples de force centrifuge? Cette "force" est en fait le résultat de l'inertie: votre corps continue à se déplacer en ligne droite, et la voiture en fait vous pousse dans le virage, donc on a l'impression que nous sommes pressés dans la voiture dans la direction opposée de la courbe.
Ce que fait vraiment un calculateur de force centrifuge
Un calculateur de force centrifuge prend essentiellement la formule de l'accélération centripète (qui décrit une vraie phénomène) et inverse le sens de la force, pour décrire la force centrifuge apparente (mais finalement fictive) Obliger. Il n'est vraiment pas nécessaire de le faire dans la plupart des cas, car cela ne décrit pas la réalité de la situation physique, seulement la situation apparente dans un référentiel non inertiel (i, e. du point de vue de quelqu'un à l'intérieur de la voiture qui tourne).