À propos de cette expérience
Un objet peut accélérer même si sa vitesse reste constante, car la vitesse comprend une direction. Place une masse sur une trajectoire circulaire et examine la flèche de la force dirigée vers le centre ainsi que celle de la vitesse tangentielle. Compare la force centripète nécessaire lorsque la vitesse angulaire, la masse et le rayon varient.
Objectifs pédagogiques
- Étudie l’influence de la vitesse angulaire sur la vitesse tangentielle en maintenant les autres variables constantes.
- Utilisez le graphique et les valeurs numériques pour vérifier une prédiction.
- Expliquez les hypothèses physiques et les limites d’application de ce modèle.
Comment l’utiliser
- 1Règle la masse sur 1 kg, le rayon sur 2 m et la vitesse angulaire sur 2 rad/s. Vérifie que tu obtiens 8 N.
- 2Enregistre la courbe et double le rayon tout en maintenant la vitesse angulaire constante. Compare la force.
- 3Double la vitesse angulaire. Pourquoi la force est-elle multipliée par quatre ?
- 4Fais glisser le curseur du temps pour te déplacer sur le cercle. Vérifie que la force reste dirigée vers le centre et que la vitesse reste tangentielle.
Le modèle
Hypothèses
- La trajectoire est circulaire, avec un rayon et une vitesse angulaire constants. La valeur affichée pour la force correspond à la force résultante dirigée vers le centre qui est nécessaire.
- Le diagramme représente le rayon à l’échelle proportionnelle et indique les directions à l’aide de flèches schématiques. Il ne modélise pas le mécanisme qui fournit la force.
À essayer en classe
- Q1Pourquoi la force augmente-t-elle ici lorsque le rayon augmente, alors que F = mv²/r suggère qu’elle devrait diminuer ?
- Q2Que devient le mouvement si la force dirigée vers l’intérieur est supprimée ?
Foire aux questions
La force centripète est-elle un type de force supplémentaire ?
Non. Ce terme désigne la force nette dirigée vers l’intérieur. Elle peut être fournie par la tension, la gravité, le frottement ou une autre interaction.
Que se passe-t-il lorsque la vitesse angulaire est nulle ?
La masse est immobile. La vitesse, l’accélération, la force et la fréquence sont nulles ; la période serait infinie.