Force centrifuge
publicité
I-Effet d’inertie: Bloc sur camion http://lyc-moulin-st-amand.tice.ac-orleans-tours.fr/eva/sites/lyc-moulin-st-amand/IMG/file/swf-phy/camion.swf FA R1 FB P FA+ FB+ P=0 R0 Fc p R0 Fc+ p=0 « Force » d’inertie d’entrainement Dans R0 f f m.a ext ext Colis/ R0 f m.a m.a m.a f m.a m.a f f R1 R0 Loi de composition des accélérations Dans R1 m.a ext Colis/ R1 Colis/ R1 R1 / R0 R1 Colis/ R1 R0 D’où fi m.aR /R Force d’inertie due à l’accélération du camion 1 0 R1 / R0 ext ext R1 / R0 i Pendule dans un véhicule en translation accéléré Imaginons Dynamique Repère R0 (inertiel) (fixe) m.a Statique Repère R1 (non inertiel) (accéléré) a T Fie T F m.a F m.a ext G F G Equilibre F 0 ext T F F 0 G T a Avec ie F m.a ie Force fictive F G II-L’attraction universelle En savoir plus: http://scphysiques.free.fr/2nde/documents/lgu.swf http://www.physique-liotier.org/wp-content/uploads/un7_cours.pdf Le satellite tourne autour de la terre La force d’attraction FT/S de la terre maintient le satellite sur une orbite circulaire. Vs Vs = Cte FS/T Le satellite tourne sur une orbite circulaire de rayon constant. Si le satellite fait une orbite en 24h: il est géostationnaire. La terre tourne autour du soleil La force d’attraction FS/T du soleil maintient la terre sur une orbite elliptique. Vt = Variable La terre tourne sur une orbite elliptique. Le soleil est sur l’un des foyers de l’ellipse. Lorsque la terre se rapproche du soleil, la vitesse augmente Lorsque la terre s’éloigne du soleil, la vitesse diminue Vt FS/T III-Voiture dans un virage: la force de guidage La force de guidage est la force FG qui maintient la voiture sur une trajectoire circulaire F G1 Va=Cte Va G F G2 r w F r G3 F G4 w R0 R0 Dynamique F M.a F F F F M.a F M. .r ext G1 G2 G G3 G4 2 G FG Va G Voiture dans un virage: L’effet centrifuge Pour évaluer l’effet centrifuge (la voiture est attirée vers l’extérieur du virage). Imaginons la voiture immobile, en équilibre. F F 0 Statique G I FI : Force imaginaire qui s’oppose à FG (force de guidage) F M. .r F M. .r 2 i 2 G Peut s’écrire F M. .r0 r F M. .r w G 2 Avec I 2 R0 G Définition: « Force centrifuge » Dans le référentiel terre on appelle « force centrifuge » la force imaginaire qu’il faudrait exercer sur le centre de gravité d’une voiture immobile pour créer sur les pneumatiques et les suspensions un effet identique à celui observé dans la réalité lorsque la voiture est soumise à la force de guidage. Passagers d’une voiture Vp Vp=Cte g Vp Vp r g r w R0 w R0 Dans le repère terrestre (considéré comme galiléen), lorsque la voiture tourne, les passagers poursuivent leur déplacement suivant une trajectoire rectiligne. En savoir plus: http://lyc-moulin-st-amand.tice.ac-orleans-tours.fr/eva/sites /lyc-moulin-st-amand/IMG/file/swf-phy/centrifuge.swf Dynamique (R1 en rotation) La voiture est mobile en rotation circulaire uniforme Les passagers sont soumis à une force transmise par la force de guidage de la voiture qui les maintient sur une trajectoire circulaire F m. .r g Vp 2 r w R0 g Fg R1 Statique (R1 fixe) Pour évaluer l’effet centrifuge qui attirent les passagers vers l’extérieur du virage. Imaginons la voiture immobile. F F 0 g i Fi : Force imaginaire qui s’oppose à Fg (force de guidage) F m. .r F m. .r 2 g 2 i Peut s’écrire F m. .r0 g 2 r Avec F m. .r i g 2 w R0 R1 Définition Dans le référentiel voiture on appelle « force centrifuge » la force imaginaire qu’il faudrait exercer sur le centre de gravité des passagers d’une voiture immobile pour les voir s’animer d’un mouvement identique à celui observé dans la réalité lorsque la voiture est soumise à la force de guidage. Pendule dans un véhicule en rotation uniforme Dynamique Imaginons Repère R0 (inertiel) (fixe) m.a Statique ac F m.a T F m. .r.x ext c Repère R1 (non inertiel) (accéléré) G w 2 T Fie F r G F 0 Equilibre T ext T F F 0 G ac Avec ie F m.a ie Force fictive c F m. .r x ie F G 2 Cycliste dans un virage T F m.a ext c P G v T P m. .x r 2 G m.a c « Force centrifuge » Imaginons la base en rotation transformée en base fixe Alors le cycliste est en équilibre F 0 ext T P F 0 T G I F I FI force fictive qui empêche le cycliste de tomber F P.tg P G I ou v F m. r 2 I Définition On appelle « force centrifuge » la force transversale qu’il faudrait exercer sur le centre de gravité d’un cycliste immobile pour le maintenir en équilibre avec une inclinaison identique à celle que l’on peut observer lorsqu’il décrit une trajectoire circulaire. Pendule de Tournesol V Imaginons T Fi P T F T PF 0 P T Pm.a T Pm.v .x r c 2 i F m.v .x r 2 F m.v .x r 2 i IV-Effet de Coriolis « Force de Coriolis » d’une particule de masse unité qui se déplace vers l’est (dans le sens de rotation de la terre) F 2.. v r c 2 Elle est perpendiculaire à la vitesse Sa direction est vers la droite de la trajectoire http://francois.lonchamp.free.fr/Coriolis/Force%20de%20Coriolis.html Effet de Coriolis « Force de Coriolis » d’une particule de masse unité qui se déplace vers l’ouest (dans le sens opposé de rotation de la terre) Si un objet se déplace vers le sud, il est dévié vers l’ouest dans l’hémisphère nord et vers l’est dans l’hémisphère sud (il n’est pas dévié à l’équateur). Si un objet se déplace vers le nord, il est dévié vers l’est dans l’hémisphère nord et vers l’ouest dans l’hémisphère sud (il n’est pas dévié à l’équateur). Annexe 1: Principe d’inertie http://lyc-moulin-st-amand.tice.ac-orleans-tours.fr/eva/sites/lyc-moulin-st-amand/IMG/file/swf-phy/inertie.swf http://lyc-moulin-st-amand.tice.ac-orleans-tours.fr/eva/ sites/lyc-moulin-st-amand/IMG/file/swf-phy/galileo.swf http://edumeca.free.fr/dotclear/themes/ default/flash/relativite.php Annexe 1: Forces centripètes http://profs.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nya/note_nya/NYA_XXI_Chap%202.7.pdf Annexe 2: Décrochage d’un avion Position horizontale Virage Amorce d’un virage Décrochage http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Accelerated_stall_fr.gif Annexe 3: Pendule de Foucault http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Meca/RefTerre/Foucault0.html#manip Annexe 4: Pendule sur un plateau tournant http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/ Meca/non_galileen/pendule_manege1.html
