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Physique de la force centrifuge

Physique de la force centrifuge
Physique de la force centrifuge

Vidéo: 1.7 La centrifugeuse (mouvement circulaire uniforme, forces centripète et centrifuge) 2024, Mai

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Anonim

La force centrifuge, une force fictive, particulière à une particule se déplaçant sur un chemin circulaire, qui a la même ampleur et les mêmes dimensions que la force qui maintient la particule sur son chemin circulaire (la force centripète) mais pointe dans la direction opposée.

mécanique: Force centrifuge

Selon le principe de la relativité galiléenne, si les lois de Newton sont vraies dans n'importe quel cadre de référence, elles sont également vraies dans tout autre cadre

Une pierre tourbillonnant dans un plan horizontal au bout d'une corde attachée à un poteau au sol change continuellement la direction de sa vitesse et, par conséquent, a une accélération vers le poteau. Cette accélération est égale au carré de sa vitesse divisé par la longueur de la corde. Selon la deuxième loi de Newton, une accélération est provoquée par une force, qui dans ce cas est la tension dans la corde. Si la pierre se déplace à une vitesse constante et que la gravité est négligée, la tension des cordes pointant vers l'intérieur est la seule force agissant sur la pierre. Si la corde se casse, la pierre, à cause de l'inertie, continuera à se déplacer en ligne droite tangente à sa trajectoire circulaire précédente; il ne se déplace pas vers l'extérieur comme il le ferait si la force centrifuge était réelle.

Bien que ce ne soit pas une force réelle selon les lois de Newton, le concept de force centrifuge est utile. Par exemple, lors de l'analyse du comportement du fluide dans un séparateur de crème ou une centrifugeuse, il est commode d'étudier le comportement du fluide par rapport au récipient rotatif plutôt que par rapport à la Terre; et, pour que les lois de Newton soient applicables dans un tel cadre de référence rotatif, une force d'inertie ou une force fictive (la force centrifuge), égale et opposée à la force centripète, doit être incluse dans les équations du mouvement. Dans un cadre de référence attaché à la pierre tourbillonnante, la pierre est au repos; pour obtenir un système de force équilibrée, la force centrifuge à action extérieure doit être incluse.

La force centrifuge peut être augmentée en augmentant la vitesse de rotation ou la masse du corps ou en diminuant le rayon, qui est la distance du corps au centre de la courbe. L'augmentation de la masse ou la diminution du rayon augmente respectivement la force centrifuge en proportion directe ou inverse, mais l'augmentation de la vitesse de rotation l'augmente proportionnellement au carré de la vitesse; c'est-à-dire qu'une augmentation de la vitesse de 10 fois, disons de 10 à 100 tours par minute, augmente la force centrifuge d'un facteur 100. La force centrifuge est exprimée comme un multiple de g, le symbole de la force gravitationnelle normale (à proprement parler, l'accélération due à la gravité). Des champs centrifuges de plus de 1 000 000 000 g ont été produits en laboratoire par des appareils appelés centrifugeuses.