Inscription / Connexion Nouveau Sujet
accélération centripète
Bonjour 
Une questions sur les forces centripètes et centrifuges pour un corps en rotation
Comment savoir si une force est centripète ou centrifuge ?
En cours, nous avons parlé de l'accélération centripète, (mv²/r) existe-t-il une "accélération centrifuge" orientée vers l'extérieur du cercle ?
C'est un point du cours sur les rotations qui est un peu confus pour moi
Merci d'avance pour votre aide !
Belle soirée !
Bonsoir
Dans le cas d'un mouvement circulaire, l'accélération normale est toujours centripète. Si tu étudies un mouvement circulaire d'un point matériel dans un référentiel galiléen, la résultante des forces appliquées au point matériel possède toujours une composante centripète, jamais une composante centrifuge. Si le mouvement est circulaire mais pas uniforme, la résultante des forces appliquées possède aussi une composante tangentielle.
Remarque : si tu étudies le mouvement dans un repère non galiléen, il est possible néanmoins d'appliquer la relation fondamentale de la dynamique en ajoutant aux forces réellement appliquées des termes correctifs appelées "pseudo-forces d'inertie". Certaines pseudo-forces d'inertie peuvent être centrifuges mais je ne pense pas que tu en sois là pour l'instant dans ton programme. Je ne suis même pas sûr que cette notion soit à ton programme !
Bonsoir, et merci pour votre réponse
Pour les exemples du pendule ou de la rotation de la Lune autour de la Terre (Avec la Tension ou la force de gravité comme force centrale) je comprends bien le principe d'accélération normale orientée vers le centre du 'cercle" (v²m/r) et tangentielle (dv /dt) .
C'est plus pour, par exemple, une voiture dans un rond point, savoir à quoi correspond la force qui nous attire vers l'extérieur du virage ?
Nous n'avons pas du tout évoqué des référentiels non-Galiléens (cela doit être fait en L1 ?) mais un livre parle de la force de Coriolis (qui permet de prendre en compte la rotation de la Terre) avec un correctif du style =
(v', x' et y' coordonnées dans le nouveau repère tournant)
Est ce à cela que vous pensez ?
Merci encore
Bonne soirée
C'est plus pour, par exemple, une voiture dans un rond point, savoir à quoi correspond la force qui nous attire vers l'extérieur du virage ?
C'est bien là le soucis.
L'enseignement actuel n'aborde plus les référentiels non inertiels (non galiléens), mais lorsqu'un individu essaie de comprendre ce qui se passe par exemple lorsqu'il aborde un tournant en voiture (entre plein d'autres choses), l'individu se prend tout naturellement comme référentiel ... ce qui est bien normal.
Le hic est que ce référentiel est non inertiel et donc hors de ses connaissances apportées par "l'enseignement". Cela engendre très souvent de l'incompréhension et un micmac incroyable dans leur esprit entre force centripète et centrifuge.
Si tu veux comprendre ce qui te pousse vers l'extérieur du virage, et que tout naturellement tu te prends comme référentiel (qui n'est pas inertiel) ... et bien c'est la force centrifuge... mais pas question de l'utiliser à "l'école".
Bonjour azerty4
Lorsque le repère d'étude est en mouvement circulaire à la vitesse 
' autour d'un axe (Oz) par rapport à un autre repère (Oxyz) qui lui est galiléen, un des termes correctifs à ajouter aux forces réellement appliquées est la pseudo-force d'inertie de Coriolis dont l'expression est :
Cette pseudo force permet d'expliquer pourquoi, dans un référentiel terrestre, une chute libre sur une grande hauteur se traduit par une légère déviation vers l'est ; elle permet aussi d'expliquer le mouvement de rotation du vent autour des zones de haute pression ou de basse pression atmosphérique. Tout cela est un peu ardu sur le plan calculatoire : tu verras cela au niveau (bac+2) ou (bac+3).
Comme déjà dit, il existe aussi des pseudo forces d'inertie centrifuges . Cela sera étudié plus tard .
Pour comprendre pourquoi, lorsque tu es debout dans un bus, tu te sens déporté vers l'extérieur du virage, il suffit d'évoquer le principe d'inertie. Selon ce principe, dans la mesure où ton poids est compensé par la réaction du plancher du bus, ton centre d'inertie tend à se déplacer "tout droit" par rapport à la terre, assimilable à un référentiel galiléen. Si le bus tourne à gauche par rapport à la terre, tu as donc l'impression d'être déporté vers la droite du bus... Fais un petit schéma si cela ne te parait pas évident.
Bonsoir
merci beaucoup pour vos réponses
Pour le virage en voiture, si je comprends bien (v constante pendant le virage pour simplifier)
• On a une accélération centripète v²/r (Je ne sais pas si on peut dire qu'il y a une force centripète m v²/r car il n'y a pas vraiment de force centrale ?)
• On a une force centrifuge :
le principe d'inertie voulant une trajectoire rectiligne, ma position "fictive" si trajectoire rectiligne serait la grosse croix mauve
Or ma position "réelle" étant différente, une force se créer
C'est bien ca ?
La force centrifuge n'a donc rien à voir avec le mv²/r ?
Je trouve de certains sites spécialisés (auto-école pour l'apprentissage de la force centrifuge en moto, ...) ou meme scolaires : 
assez confus entre centripète et centrifuge
Dernière question : un référentiel inertiel est un référentiel non accéléré (notre définition vue en cours est que c'est un référentiel où sumF = m a s'applique, (et définition de F =m*a : s'applique dans un référentiel inertiel ..)
Merci encore,
Bonne soirée !
"La force centrifuge n'a donc rien à voir avec le mv²/r"
Bien sûr que si.
Dans un référentiel lié à l'occupant de la voiture, une force s'exerce sur l'occupant le "poussant" vers l'extérieur du virage et cette force a pour amplitude : |F| = m.v²/R avec m la masse de l'occupant de la voiture, v étant la vitesse du véhicule dans un référentiel terrestre et R étant le rayon de courbure de la trajectoire de la voiture.
Cette force a pour direction la droite passant par le centre du cercle trajectoire et l'occupant, le sens de cette force est vers l'extérieur du cercle.
C'est cette force que "ressent" l'occupant de la voiture ... qui évidemment se prend comme référentiel.
Mais on veut évidemment faire un raisonnement dans un référentiel Terrestre (qui ici est inertiel (enfin presque)).
Pour que l'occupant de la voiture puisse prendre le tournant , il faut (pour vaincre l'inertie) lui appliquer une force le "poussant" vers l'intérieur du virage, cette force a pour amplitude : |F| = m.v²/R avec m la masse de l'occupant de la voiture, v étant la vitesse du véhicule et R étant le rayon de courbure de la trajectoire de la voiture.
Cette force a pour direction la droite passant par le centre du cercle trajectoire et l'occupant, le sens de cette force est vers l'intérieur du cercle. On appelle cette force "force centripète".
En pratique, ici, la force centripète est appliquée au bonhomme par la "cloison" de la voiture et/ou par la ceinture de sécurité qui empêchent l'occupant d'aller tout droit par inertie.
Evidemment, la force centripète (référentiel terrestre) est à tout moment égale et opposée à la force centrifuge (référentiel lié à l'occupant).
En résumé, on peut "décrire" le phénomène des 2 manières ci-dessus.
Soit en considérant l'observateur qui décrit ce qui se passe comme étant le bonhomme dans la voiture, soit en considérant l'observateur qui décrit ce qui se passe comme étant une personne immobile sur le bord de la route.
Dans la première approche, le référentiel (qui est lié à l'observateur) n'est pas galiléen , dans la seconde approche, le référentiel est galiléen.
En espérant ne pas t'avoir brouillé d'avantage.
Dernière question : un référentiel inertiel est un référentiel non accéléré (notre définition vue en cours est que c'est un référentiel où sumF = m a s'applique, (et définition de F =m*a : s'applique dans un référentiel inertiel ..)
C'est cela, ce référentiel étant aussi qualifié de "galiléen". La physique est une sciences avant tout expérimentale : pour savoir si un référentiel est galiléen ou pas, il faut faire des expériences. Le domaine expérimental où l'homme a réalisé le plus de mesures précises sur le long terme est l'astronomie. L'étude du mouvement des planètes du système solaire, de plus en plus précise au fil des années, montre que le repère héliocentrique est le repère où les lois de la mécaniques sont vérifiées avec un maximum de précision. Tout repère en translation uniforme par rapport à ce repère héliocentrique est aussi galiléen. un repère géocentrique (origine au centre de la terre, axes parallèles aux axes du repère héliocentrique) , n'est pas rigoureusement galiléen puisqu'il tourne autour du précédent à raison d'un tour par année sidérale. Cependant, cette vitesse angulaire est tellement faible que considérer comme galiléen un repère géocentrique est une excellente approximation. Reste le cas d'un repère terrestre qui, par rapport au repère géocentrique, tourne à la vitesse d'un tour par jour stellaire (23 h 56 min 4 s environ). La pseudo force d'inertie centrifuge qui en résulte est implicitement prise en compte puisque le poids est la résultante de la force d'attraction gravitationnelle exercée par la terre et de la pseudo force d'inertie centrifuge). Reste le problème de la pseudo force d'inertie de Coriolis : elle est évidemment nulle en statique (voir mon message précédent) et est d'influence négligeable dans la plupart des problèmes de la vie courante. N'empêche que sa prise en compte est obligatoire dans certains cas : étude de la déviation vers l'est lors d'une chute ; pendule de Foucault, étude du vent ...
Bref : l'étude des mouvement dans un repère non galiléen demande de solides connaissances :
- il faut être à l'aise avec ce que l'on appelle "composition des vitesses et des accélérations"
- cela demande d'être à l'aise avec la notion de produit vectoriel
- cela demande beaucoup de rigueur dans la rédaction...
Ce forum ne manque pas d'exemples où l'étude avec prise en compte de forces d'inertie est mal maîtrisée :
1° : prise en compte de forces centrifuges sans précisions sur le repère d'étude ;
2° : oubli systématique de la pseudo force d'inertie de Coriolis....
Bref : pour l'instant : le plus sage est de t'en tenir à ton programme !
On a une accélération centripète v²/r (Je ne sais pas si on peut dire qu'il y a une force centripète m v²/r
Juste quelques mots très simples et très "simplificateurs" à propos de la voiture de masse m, assimilée à un point matériel, abordant à la vitesse v un virage de rayon de courbure r. Je raisonne exclusivement dans le référentiel terrestre que je suppose galiléen. Pour que la voiture puisse "prendre le virage", elle doit être soumise à une force horizontale centripète de valeur F=mv2/r.
Cette force est exercée par la route sur les pneus du véhicule. Or, compte tenu de l'adhérence des pneus (route plus ou moins glissante) et du poids du véhicule, la route peut exercer une force qui ne dépasse pas une certaine limite Fmax. Bref : le véhicule prend correctement le virage si mv2/r
Fmax.
Si le véhicule roule trop vite : mv2/r>Fmax, le véhicule sort de la route côté extérieur du virage. Appelle effet centrifuge si tu veux le phénomène consistant à sortir de la route côté extérieur du virage comme le fait ton livre de code mais franchement : attend d'avoir le niveau suffisant rappelé dans mon message précédent pour parler de pseudo force d'inertie centrifuge !
Bonsoir,
merci encore pour vos explications
Je crois que je commence à visualiser le concept de force d'inertie, et ses conséquences
De ce que j'ai compris une ("pseudo") force d'inertie (par exemple la force centrifuge) est la force créee suite au "décalage" de la trajectoire par rapport trajectoire rectiligne uniforme , 1ere loi de Newton (je ne sais pas si je suis compréhensible)
Sur le schéma (que j'ai oublié de joindre hier) la force centrifuge 'liée à ce "décalage de trajectoire" est en mauve et la force centripète pour pouvoir tourner en rose
(je me suis loupé sur les normes, elle devraient logiquement etre égales)
C'est en effet beaucoup plus sage d'attendre quelques années (meme si en fonction du choix de filière, je n'aurrais pas l'UE "mécanique 3") pour étudier tout ca en détail
Merci encore
Bonne soirée
Bonjour azerty4
De ce que j'ai compris une ("pseudo") force d'inertie (par exemple la force centrifuge) est la force créee suite au "décalage" de la trajectoire par rapport trajectoire rectiligne uniforme , 1ere loi de Newton (je ne sais pas si je suis compréhensible)
Une force d'inertie n'est pas une force au sens habituel du terme, c'est à dire une action exercée par un corps sur un autre. C'est juste une commodité de calcul, un terme correctif que l'on ajoute aux forces réelles pour pouvoir appliquer les lois de la mécanique dans un référentiel non galiléen. C'est pour cette raison que de plus en plus de professeurs préfèrent utiliser le terme de "pseudo force". N'empêche que, comme déjà dit, une utilisation mal maîtrisée de cette notion comme on peut en trouver sur ce forum et aussi sur internet, induit souvent chez les étudiants des idée fausses. Des tests sur ce sujet ont été réalisés au niveau bac +1 , ils ont conduit à repousser l'étude approfondie de cette notion. J'ai eu l'occasion d'expliquer cela sur ce forum il y a quelque temps. Voici un "copier-coller" de ce que j'avais écrit alors. Si tu veux, tu peux faire le test. Tu as déjà répondu à la première question mais pour la seconde ?
Juste une anecdote sur l'usage des forces d'inertie susceptible d'alimenter la réflexion. Il s'agit d'un test réalisé en fin de première année de licence il y a une dizaine d'années. Je résume l'énoncé d'un des exercices. Il s'agissait d'un mobile auto-porté sur une table horizontale relié par un fil à un axe vertical fixe situé au centre de la table. Le mobile est lancé de sorte que son centre d'inertie G soit animé par rapport à la table d'un mouvement circulaire uniforme. Le rayon de la trajectoire de G et la durée d'un tour sont fournis et il faut trouver la tension du fil. Heureusement : taux de réussite très élevé quelle que soit la méthode choisie.
Question suivante : à l'aide de la flamme d'une allumette, on brûle le fil : que devient le mouvement du centre d'inertie du mobile tant que celui-ci reste sur la table ?
- Taux de réussite voisin de 100% pour les étudiants n'ayant pas précédemment fait intervenir la force d'inertie ;
- Taux de réussite voisin de 10% pour les étudiants ayant évoqué la force d'inertie. Selon eux : le mobile était précédemment en équilibre sous l'action de deux forces. On coupe le fil : reste la force d'inertie qui produit un mouvement radial centrifuge !
Comme déjà expliqué, je n'ai rien contre l'usage des forces d'inertie mais les faire intervenir demande du savoir-faire et des précautions. Il ne s'agit pas d'actions exercées par d'autres corps mais bien de termes correctifs liés au caractère non galiléen du référentiel. Certains auteurs préconisent d'ailleurs l'usage du terme "pseudo-force d'inertie". Souvent, pour les problèmes simples comme celui-ci ou comme l'étude des mouvements circulaires uniformes, il est beaucoup plus rapide de raisonner dans un référentiel galiléen plutôt que d'introduire proprement le changement de référentiel.
Bonsoir
En devoir je ne me serais pas risqué à l'utilisation des 'forces' d'inertie : juste écrit le bilan des forces, et suivant la direction radiale (avec
données connues)
Si T = 0 (on brûle le fil) alors plus de force( et sans frottements ,ref Galiléen) le mobile va donc continuer de manière rectiligne uniforme dans la meme direction que le vecteur vitesse (tangentielle) , 1ère loi de Newton
Quelle était la méthode utilisée par les 10% ayant pris en compte les pseudos-forces d'inertie ?
Merci encore
Bonne soirée
Si T = 0 (on brûle le fil) alors plus de force( et sans frottements ,ref Galiléen) le mobile va donc continuer de manière rectiligne uniforme dans la meme direction que le vecteur vitesse (tangentielle) , 1ère loi de Newton
Tout va bien : tu en restes aux fondamentaux (lois de Newton) et c'est très bien !
Quelle était la méthode utilisée par les 10% ayant pris en compte les pseudos-forces d'inertie ?
Parmi ceux qui avaient raisonné sur la force centrifuge à la première question, 10% environ sont revenus à la seconde question au référentiel terrestre galiléen et ont fourni une bonne réponse comme toi. Tous les autres ont conservé la force d'inertie en supprimant la tension du fil ! Voilà ce qui arrive quand on introduit une force d'inertie centrifuge sans préciser qu'on ne travaille plus dans le référentiel terrestre !
Bonsoir
merci beaucoup @vanoise pour tous ces éclaircissements
Je crois que j'ai compris le concept de pseudo force d'inertie
J'ai trouvé cette assez vieille mais très claire, vidéo, qui permet de bien visualiser l'importance du choix du référentiel, et l'apparitions de ces pseudos forces d'inertie dans un ref non galiléen : https://www.canal-u.tv/video/cerimes/forces_d_inertie.9173
Merci encore
Bonne soirée
Annuler
connectez vous