La force centripète est une force qui agit sur un corps en mouvement circulaire et est dirigée vers le centre autour duquel le corps se déplace. Cette force est nécessaire pour le mouvement circulaire car elle change constamment la direction de la vitesse du corps, le maintenant sur une trajectoire circulaire.
Formule
La formule de la force centripète est :
\[ F = \frac{mv^2}{r} \]
Où :
\(F\) est la force centripète (mesurée en Newtons, N)
\(m\) est la masse de l'objet (mesurée en kilogrammes, kg)
\(v\) est la vitesse de l'objet (mesurée en mètres par seconde, m/s)
\(r\) est le rayon de la trajectoire circulaire (mesuré en mètres, m)
Étapes de Calcul
Calculons la force centripète agissant sur un objet de 0,5 kg se déplaçant sur une trajectoire circulaire de rayon 2 mètres à une vitesse de 3 m/s :
Identifiez les valeurs connues :
Masse (m) = 0,5 kg
Vitesse (v) = 3 m/s
Rayon (r) = 2 m
Appliquez la formule de la force centripète :
\[ F = \frac{mv^2}{r} \]
Substituez les valeurs connues :
\[ F = \frac{0,5 \text{ kg} \times (3 \text{ m/s})^2}{2 \text{ m}} \]
Effectuez le calcul :
\[ F = \frac{0,5 \times 9}{2} = 2,25 \text{ N} \]
Exemple et Représentation Visuelle
Visualisons la force centripète avec notre exemple :
Cette représentation visuelle montre :
La trajectoire circulaire avec un rayon de 2 m
La vitesse de l'objet de 3 m/s tangente au cercle
La force centripète de 2,25 N pointant vers le centre du cercle
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