Force centrifuge vs force centripète

La force centrifuge (latin pour "centre fuyant") décrit la tendance d'un objet suivant une trajectoire courbe à voler vers l'extérieur, loin du centre de la courbe. Ce n'est pas vraiment une force; elle résulte de l'inertie - la tendance d'un objet à résister à tout changement de son état de repos ou de mouvement. La force centripète est une force réelle qui contrecarre la force centrifuge et empêche l'objet de "voler", le maintenant en mouvement avec une vitesse uniforme le long d'un chemin circulaire.

Tableau de comparaison

Tableau comparatif de la force centrifuge et de la force centripète
Force centrifuge Force centripète
SensTendance d'un objet suivant une trajectoire courbe à s'éloigner du centre de courbure. Pourrait être décrit comme «manque de force centripète».Force qui maintient un objet en mouvement à une vitesse uniforme le long d'un chemin circulaire.
DirectionLe long du rayon du cercle, du centre vers l'objet.Le long du rayon du cercle, de l'objet vers le centre.
ExempleBoue volant d'un pneu; des enfants poussés sur un rond-point.Satellite en orbite autour d'une planète
FormuleFc = mv2 / rFc = mv2 / r
Défini parChistiaan Hygens en 1659Isaac Newton en 1684
Est-ce une vraie force?Non; la force centrifuge est l'inertie du mouvement.Oui; la force centripète empêche l'objet de "voler".

Forces et inertie

La force centrifuge n'est pas une force «réelle» - la tendance à voler vers l'extérieur est observée parce que les objets qui se déplacent en ligne droite ont tendance à continuer de se déplacer en ligne droite. C'est ce qu'on appelle l'inertie, et cela rend les objets résistants à la force qui les fait se déplacer dans une courbe.

La force centripète est une force "réelle". Il attire l'objet vers le centre et l'empêche de "voler". La source de la force centripète dépend de l'objet en question. Pour les satellites en orbite, la force vient de la gravité. Si un objet est balancé sur une corde, la force centripète est fournie par la tension dans la corde, et pour un objet en rotation, la force est fournie par une contrainte interne. Pour une voiture se déplaçant le long d'un arc, la force centripète provient du frottement entre les pneus de la voiture et la route.

Si un objet tourne correctement, les forces centrifuges et centripètes seront égales, de sorte que l'objet ne se déplacera pas vers le centre de rotation ou vers l'extérieur. Il maintiendra une distance constante du centre.

Direction

Direction de la force et de la vitesse centripètes

La force centripète est dirigée vers l'intérieur, de l'objet au centre de rotation. Techniquement, elle est dirigée orthogonalement à la vitesse du corps, vers le point fixe du centre de courbure instantané du chemin.

La force centrifuge est dirigée vers l'extérieur; dans le même sens que la vitesse de l'objet. Pour un mouvement circulaire, la vitesse à un instant donné est tangente à l'arc de mouvement.

Formule

Les deux forces sont calculées en utilisant la même formule:

a c est l'accélération centripète, m est la masse de l'objet, se déplaçant à la vitesse v le long d'un trajet avec un rayon de courbure r .

Exemples de force centrifuge vs force centripète

Quelques exemples courants de force centrifuge au travail sont la boue qui s'envole d'un pneu et les enfants qui sentent une force les pousser vers l'extérieur tout en tournant sur un rond-point.

Un exemple majeur de force centripète est la rotation des satellites autour d'une planète.

Roller Coaster, un exemple de force centripète en action

Un satellite en orbite autour de la planète en appliquant la force centripète.

Illustration de la force centripète (vecteur rouge étiqueté FT, la force de tension dans la corde). Lorsque la corde est coupée, la force centripète (tension dans la corde) n'agit plus sur l'objet. Il ne sera donc plus maintenu dans cette trajectoire circulaire par FT et s'envolera sur une tangente.

Applications

La connaissance des forces centrifuges et centripètes peut être appliquée à de nombreux problèmes quotidiens. Par exemple, il est utilisé lors de la conception de routes pour éviter le dérapage et améliorer la traction sur les courbes et les rampes d'accès. Il a également permis l'invention de la centrifugeuse, qui sépare les particules en suspension dans le fluide en faisant tourner des tubes à essai à grande vitesse.

Articles Connexes