Facteur de charge et force centripète
25-Mar-2016 soumis à deux forces son poids et la portance
Mouvement circulaire uniforme
une composante centripète. Les variations de la vitesse angulaire génère une composante tangentielle. • Seules les forces dont le moment n'est pas nul par
LABORATOIRE 4 FORCE CENTRIPÈTE
FORCE CENTRIPÈTE. BUT. • Acquérir une meilleure compréhension de la cinématique et de la dynamique du mouvement circulaire uniforme.
Chapitre 2.7 – La dynamique du mouvement circulaire - Les forces
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Chapitre 4.2a – Trajectoire dune particule dans un champ magnétique
La force magnétique joue le rôle d'une force centripète. Ainsi une particule plongée dans un champ magnétique va effectuer une trajectoire circulaire de
PHQ114: Mecanique I
30-May-2018 La démonstration de ce fait capital repose sur la troisième loi de Newton ... v = 2?r/T et en posant que la force centripète est égale à la ...
Électricité
Démonstration de la déviation des électrons sur une trajectoire circulaire fermée dans un champ Elle soumet en tant que force centripète l'électron.
5G3 – Mécanique
Un objet ne subissant aucune force (résultante des forces égale à zéro) Calculer la vitesse linéaire et l'accélération centripète d'un point situé à ...
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calculus to the science of motion and force implies a new question. that his geometry is the correct method of public demonstration.
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« La force centripète désigne la force qui agit à distance sur le centre de gravité d'une masse pour courber sa trajectoire » Le concept de force centripète
[PDF] FORCE CENTRIPETE - ASSOCIATION ADILCA
Le concept de force centripète découle du principe d'attraction universelle d'Isaac Newton qui en étudiant le mouvement de la Lune autour de la Terre et
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une composante centripète Les variations de la vitesse angulaire génère une composante tangentielle • Seules les forces dont le moment n'est pas nul par
Fiche explicative de la leçon : Force centripète - Nagwa
Nous montrerons dans cette fiche explicative que lorsqu'un objet suit une trajectoire circulaire une force doit agir sur lui orientée vers le centre du cercle
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Formule de la force centripète – Louis Hannecart – Collège Royal Marie-Thérèse (Herve) Nous pouvons expliquer le mouvement circulaire uniforme à la vitesse
[PDF] PHQ114 - Département de physique - Université de Sherbrooke
30 mai 2018 · La démonstration de ce fait capital repose sur la troisième loi de Newton à l'effet de la force centrifuge associée à la rotation de la
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Le poids d'un corps de masse m est la grandeur de la force d'attraction On admettra sans démonstration que la grandeur de l'accélération centripète se
Les forces centripète et centrifuge Secondaire - Alloprof
La force centripète maintient un objet dans un mouvement circulaire La force centrifuge amène un corps à s'éloigner de son centre de rotation
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une accélération centripète (responsable du changement dans la direction du vecteur vitesse) dirigée vers le centre du cercle une accélération tangentielle (
[PDF] Un F/A-18E vole à 300 nœuds dans une configuration qui lui donne
Si la force centripète disparait soudainement alors le mouvement circulaire cesse poussant un peu loin on obtient la situation montrée dans ce vidéo
Comment calculer la force centripète ?
La force centripète est la force qui maintient un objet dans un mouvement circulaire. L'accélération centripète est l'accélération qui provoque le changement d'orientation du vecteur vitesse dans une situation de mouvement circulaire uniforme. Dans un mouvement circulaire uniforme, la vitesse est constante.Comment fonctionne la force centripète ?
La force centrifuge se manifeste lorsqu'un corps est en mouvement circulaire. Elle tend à éloigner le corps du centre de courbure de sa trajectoire. C'est une force fictive, qui n'a pas d'origine physique.Comment expliquer la force centrifuge ?
L'intensité de l'accélération centripète, , d'un point sur la corde est donnée par = , ? où est la vitesse du point et est la distance en ligne droite entre le centre du cercle et le point. En comparant les valeurs de et aux points A et D, on voit qu'elles varient toutes les deux.
Note de cours rédigée par Simon Vézina
Chapitre 2.7 - La dynamique du mouvement circulaireLes forces de rôle centripètes
Une force centripète est le nom que porte une force ayant une composante orientée vers le centre
d'une trajectoire circulaire contribuant ainsi à produire une accélération centripète. Puisqu'une
force centripète n'est pas proprement une force mais plutôt un qualificatif/étiquette, on peut affirmer
qu'une force peut jouer le rôle de force centripète dans un problème de dynamique si elle est
correctement orientée. Voici quelques exemples de forces qui jouent le rôle de force centripète :Un satellite en orbite autour de la terre
Force centripète :
Force gravitationnelle
rr mMGF gˆ2-=v) gFv r vv Cav Un looping tête renversée dans un rollercoasterForce centripète :
Force gravitationnelle
gmFgvv=) et force normale ( nv) gmv r nv Cav vvUne balançoire (pendule)
Force centripète :
Tension (Tv) et force
gravitationnelle ( gmv)Force tangentielle :
Force gravitationnelle
gmv) gmv r Tv Cav Tav vv Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 2Note de cours rédigée par Simon Vézina
Situation 1 : Un bloc tournoie au bout d'une corde. On attache un bloc de 2 kg avec une corde à un
crochet fixé au centre d'une table à air (frottement négligeable). On fait tourner le bloc sur une
trajectoire circulaire dont le rayon est égal à 0,5 m et on observe que le bloc prend 3 secondes pour
faire un tour. On désire déterminer le module de la tension dans la corde. Schéma des forces : Solution graphique : (amFvv=∑) ac T r′ r mVue du haut (normale annule le poids)
Tv amv gmv nv amFvv=∑ où amgmnTvvvv=++Développons notre 2e loi de Newton selon l'axe r' afin d'obtenir une expression pour l'accélération
'ra sachant que le bloc demeure sur la trajectoire circulaire (Craa=') : ''rrmaF=∑ ⇒ 'rmaT= (Décomposition selon l'axe 'r) ⇒ r vmT2 = (Remplacer r vaa Cr 2 À partir de la définition de la vitesse, évaluons le module de la vitesse : t xv ( )Trvπ2= (Remplacer rxπ2=Δ et Tt=Δ)
( )35,02π=v (Remplacer valeurs numériques)
⇒ m/s05,1=v (Simplifier) Évaluons la tension dans la corde à partir de l'expression de la tensionT et le module de la vitesse v :
r vmT2 ( )5,005,12 2 =T (Remplacer valeurs numériques) ⇒ N41,4=T (Simplifier) Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 3Note de cours rédigée par Simon Vézina
Situation 2 : Un bloc entraîné par la rotation d'un disque. Un disque de métal de 50 cm de rayon tourne autour d'un axe vertical à 40 tours par minutes. Un petit bloc est situé à mi-chemin entre le centre et le bord du disque et il tourne avec le disque sans glisser. On désire déterminer le coefficient de frottement statique minimal qui doit exister entre le bloc et le disque pour rendre ce mouvement possible.Schéma des forces :
Solution graphique : (amFvv=∑)
Cav gmv
sfv r′ nv y r gmv sfv nv amv amFvv=∑ où amfgmnvvvv=++Développons la 2
e loi de Newton selon l'axe y afin d'évaluer une expression pour la force normale n : yymaF=∑ ⇒ 0=-mgn (0=ya) ⇒ mgn= (Isoler la normale)Développons la 2
e loi de Newton selon l'axe y afin d'évaluer une expression pour le coefficient sμ sachant que le bloc demeure sur sa trajectoire circulaire (Craa=') : ''rrmaF=∑ ⇒ r vmf s 2 = (Remplacer r vaa Cr 2 ⇒ ( )r mvn s 2 =μ (Remplacer ( )nffsssμ==max) ⇒ ( )r mvmg s2=μ (Remplacer mgn=) ⇒ grvs2=μ (Simplifier m et isoler sμ) On peut évaluer la vitesse à l'aide de la période et de la définition de la vitesse :1s666,0s60
min1 min tours40-=?=f (Fréquence) et s5,1666,011===fT (Période)Évaluons la vitesse :
t xv ( )5,12/5,022ππ==Trv ⇒ m/s05,1=v
Évaluons le coefficient :
grvs2=μ ⇒ () ( )( )2/5,08,905,1 2 =sμ ⇒ 45,0=sμ Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 4Note de cours rédigée par Simon Vézina
Situation A : Un bloc entraîné par la rotation d'un disque en accélération. Un disque de métal de
rayon R = 1,5 m initialement immobile tourne autour d'un axe vertical de plus en plus vite avec uneaccélération constante. Un bloc de 5 kg situé à une distance d = 0,2 m du bord du disque tourne avec le
disque sans glisser avec une accélération tangentielle de 0,2 m/s2. On désire évaluer le module du
frottement statique exercé par le disque sur le bloc après 4 secondes de rotation.Évaluons la vitesse tangentielle du bloc après 4 secondes à l'aide des équations du MUA :
tavv xxx+=0 ⇒ ()()()42,00+=xv ⇒ m/s8,0=xvÉvaluons l'accélération radiale
'ra requise pour permettre au bloc de demeurer sur la trajectoire circulaire (Craa=') :
Craa=' ⇒
=rva r2 ' (Remplacer r va C2=) ⇒ ( )xRvar-= 2 (Remplacer xRr-=) ( ) ( )2,05,18,0 2 -=ra (Remplacer les valeurs numériques) ⇒ 2 'm/s4923,0=ra (Évaluer l'accélération radiale)Puisque c'est uniquement le frottement qui permet de générer l'accélération tangentielle, évaluons la
partie tangentielle du frottement statique à partir de la 2e loi de Newton selon l'axe x : xxmaF=∑ ⇒ xxmaf= ⇒ ()()2,05=xf ⇒ N1=xfPuisque c'est uniquement le frottement qui permet de générer l'accélération radiale, évaluons la partie
radiale du frottement statique à partir de la 2e loi de Newton selon l'axe r' : ''rrmaF=∑ ⇒ ''rrmaf= ⇒ ()()4923,05'=rf ⇒ N4615,2'=rfPuisque les deux composantes du frottement
tangentiel et radial sont perpendiculaires, évaluons le module du frottement statique à l'aide du théorème de Pythagore : 2 '2 rxfff+= ⇒ ( ) ( )224615,21+=f ⇒ N657,2=f Décomposition de la force de frottement vue de haut : xfv vv r 'rav xav 'rfv 'rfv xfv θ fvTriangle
décomposition force de frottement : tan rxff=θ où Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 5Note de cours rédigée par Simon Vézina
Situation 3 : Un virage surélevé. Dans un virage de 50 m de rayon, on a relevé le bord extérieur d'une
piste de course afin que la chaussée fasse un angle de 20o avec l'horizontale. On désire calculer le
module maximal de la vitesse à laquelle une voiture de 1200 kg peut négocier le virage sans déraper. Il
y a un coefficient de frottement statique de 0,8 entre les pneus et la chaussée.Schéma de la situation :
v rVue de haut Vue de côté
mg f n y r′ aC aC vSchéma des forces :
mg f n r′ y n cosθ n sinθ f sinθθ f cosθ
Solution graphique :
gmv sfv amv nv amFvv=∑ où amfgmnsvvvv=++Appliquons la 2
e loi de Newton selon l'axe y afin d'évaluer la normale n: yymaF=∑ ⇒ ()()ymamgfn=--θθsincos (Remplacer ∑yF) ⇒ ()()0sincos=--mgfnθθ (Remplacer 0=ya) ⇒ ()()()0sincos=--mgnnsθμθ (Remplacer ( )nffsssμ==max) ⇒ ()()[]mgns=-θμθsincos (Factoriser n) ⇒ ( ) ( )θμθsincoss mgn-= (1) (Isoler n) ( ) ( ) ( )°-°=20sin8,020cos8,91200n (Remplacer valeurs numériques) ⇒ N17656=n (Calcul) (P.S. N11760=>mgn)Appliquons la 2
e loi de Newton selon l'axe r' afin d'évaluer la vitesse sous la forme de 2v : ''rrmaF=∑ ⇒ ()()'sincosrmanf=+θθ (Remplacer ∑'rF) =+rvmnf 2 sincosθθ (Remplacer r vaa Cr 2 ⇒ ( ) ( )( )θθsincos2nfm rv+= (2) (Isoler 2v) Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 6Note de cours rédigée par Simon Vézina Remplaçons maintenant le frottement dans l'expression
(2) lorsque le frottement est statique maximale et évaluons la vitesse maximale de la voiture sans déraper : ( ) ( )( )θθsincos2nfm rv+= ⇒ ( ) ( ) ( )( )θθμsincos2nnm rv s+= (Remplacer ( )nffsssμ==max) ⇒ ( ) ( )( )θθμsincos2+=sm rnv (3) (Factoriser n) ( )( ) ( ) ( )( )°+°=20sin20cos8,0120050176562v (Remplacer valeurs numériques) ⇒ 7,8042=v (Calcul) ⇒ m/s37,28=v (Choisir la valeur positive) ⇒ km/h1,102=v (Expression en km/h)Équation générale :
( ) ( )θμθθθμsincossincos 2 ss grv-+= (À partir de (3) et (1))Exercices
2.7.1 Une trajectoire le long d'une table horizontale. On attache un bloc de 2 kg avec une corde
à un crochet fixé au centre d'une table à air (frottement négligeable). On fait tourner le bloc sur une
trajectoire circulaire dont le rayon vaut 0,5 m. (a) Si le bloc fait 10 tours par minute, quelle est la
tension dans la corde? (b) Si la corde peut supporter une tension maximale de 5 N avant de se rompre,
quel est le nombre maximal de tours par minute que peut faire le bloc?2.7.3 La tension au point le plus haut et au point le plus bas. Une balle de 0,5 kg attachée à une
corde de masse négligeable tourne sur un cercle vertical de 50 cm de rayon. Au point le plus haut du
cercle, elle se déplace à 2,44 m/s; au point le plus bas du cercle, elle se déplace à 5,06 m/s. Calculez
le module de la tension dans la corde à ces deux endroits.2.7.11 Le rayon de l'orbite géostationnaire. Un satellite de communication géostationnaire tourne
autour de la Terre dans le plan de l'équateur avec une période de 24h : ainsi, il demeure toujours au-
dessus du même point du globe. Quel est le rayon de son orbite? (La masse de la Terre est égale à
kg1098,524Terre×=m.)
Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 7Note de cours rédigée par Simon Vézina
Solutions
2.7.1 Une trajectoire le long d'une table horizontale. On attache un bloc de 2 kg avec une corde à un
crochet fixé au centre d'une table à air (frottement négligeable). On fait tourner le bloc sur une
trajectoire circulaire dont le rayon vaut 0,5 m. (a) Si le bloc fait 10 tours par minute, quelle est la
tension dans la corde? (b) Si la corde peut supporter une tension maximale de 5 N avant de se rompre,
quel est le nombre maximal de tours par minute que peut faire le bloc?Circonférence de la trajectoire :
()m14,35,022===ππrCPériode du mouvement :
1tour167,060
10 60min1* min -===ss nbf ⇒ ( )s6167,011===fT
Vitesse tangentielle :
( )m/s524,0614,3===TCvAccélération centripète :
222m/s549,05,0524,0===rvaC
(a) Tension dans la corde : ()()549,02===CCmaFT ⇒ N10,1=TVitesse maximale à 5 N de tension :
r vmmaFT CC 2 ( )m/s118,125,05===mTrvÉvaluer la période :
TCv= ⇒ ()
( )s810,2118,114,3===vCT (b) La fréquence :1356,0810,211-===sTf ⇒ min
60356,0
mins s toursf?= ⇒ tours/min35,21min=f Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 8Note de cours rédigée par Simon Vézina
2.7.3 La tension au point le plus haut et au point le plus bas. Une balle de 0,5 kg attachée à une
corde de masse négligeable tourne sur un cercle vertical de 50 cm de rayon. Au point le plus haut du
cercle, elle se déplace à 2,44 m/s; au point le plus bas du cercle, elle se déplace à 5,06 m/s. Calculez
le module de la tension dans la corde à ces deux endroits.Avec la 2
ième loi de Newton : amFvv=∑ ⇒ amgmTvvv=+ Prenons le système d'axe en y orienté vers le haut pour y > 0 :Haut du cercle :
CmamgT-=--
⇒ r vmmgT2 -=-=8,95,044,25,0 222grvmmgrvmT ⇒ N05,1=T
Bas du cercle :
CmamgT=-
⇒ r vmmgT2 +=+=8,95,006,55,0 222grvmmgrvmTquotesdbs_dbs41.pdfusesText_41
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