Différence entre la force centrifuge et centripète

Différence principale - force centrifuge par rapport à la force centripète

Il existe des forces qui agissent sur tout objet se déplaçant sur une trajectoire circulaire. Selon le type de cadre de référence à partir duquel l'objet est observé, des forces peuvent sembler agir différemment sur l'objet. le différence principale entre la force centrifuge et la force centripète est que la force centripète agit sur l'objet vers le centre de la piste circulaire. En revanche, la force centrifuge est une force apparente qui agit sur l'objet dans une direction pointant vers une façon du centre du cercle. Un observateur dans un référentiel inertiel ne perçoit pas de force centrifuge. Seul un observateur dans un repère en rotation qui tourne avec l'objet en mouvement circulaire perçoit une force centrifuge.

Quelle est la force centripète

Un objet accélère chaque fois que sa vitesse change. La vélocité étant une quantité vectorielle, vous pouvez la modifier en modifiant sa taille (vitesse) ou la direction du mouvement. Tout objet qui suit une trajectoire circulaire change constamment de direction, ce qui signifie qu'il accélère constamment. Selon la seconde loi de Newton, puisque l'objet est en train d'accélérer, il devrait être soumis à une force résultante. En considérant la représentation vectorielle de la vitesse d'un objet se déplaçant sur une trajectoire circulaire, puis en appliquant la deuxième loi de Newton à cette accélération, nous avons constaté que la force centripète exercée sur un objet se déplaçant sur une trajectoire circulaire agit toujours vers le centre du cercle, et que cette force centripète pourrait être donné par:

où  est la masse et est la vitesse de l'objet, et  est le rayon de la trajectoire circulaire de l'objet.

Qu'est-ce que la force centrifuge?

Considérez l'homme sur le point de faire un «lancer de marteau» illustré ci-dessous:

Un lanceur de marteaux

Lorsque le marteau lance le marteau, il tourne également avec le marteau. En d'autres termes, lui et le marteau sont dans une référentiel tournant. Quand il regarde le marteau, il voit (par rapport à lui-même) que le marteau est à l'arrêt. Il sent une tension dans le manche et il sait donc que le marteau tire le manche loin de lui. Avec la troisième loi de Newton, il conclut que le manche doit tirer le marteau vers lui.

Cependant, le lanceur de marteau pense que le marteau est au repos. Il sait également que le marteau est tiré vers lui. Ainsi, selon la première loi de Newton, il conclut qu’il doit exister une autre force agissant sur le marteau, le tirant directement. une façon de lui. Cette force est centrifuge: le mot "centrifuge" signifie ici que cette force perçue tente de tirer l'objet du centre de la trajectoire circulaire de l'objet (bien sûr, le lanceur de marteau ne sait pas que le marteau se déplace dans une trajectoire circulaire, mais s'il expliquerait plus tard les forces qu'il a perçues à quelqu'un d'autre qui avait observé le lanceur de marteau à partir d'un repère d'inertie, cette personne identifierait que la force «centrifuge» s'éloignait du centre de la trajectoire circulaire).

Le marteau est ne pas au repos dans un référentiel inertiel. Un observateur observant le marteau depuis un référentiel inertiel le verra suivre une trajectoire circulaire et ne trouvera pas de force centrifuge. En fait, si vous visualisez le marteau depuis un référentiel inertiel, vous identifierez deux forces agissant sur le marteau, la tension le long de la poignée et le poids du marteau:

Forces agissant sur le marteau

La tension agit le long du manche du marteau, tirant le marteau vers le cercle pendant que la gravité tente d'abaisser le marteau. La force centripète est la force résultante vers le centre. Par exemple, si le lanceur de marteau fait pivoter le marteau selon un cercle horizontal à ce moment-là, la force résultante vers le centre du cercle sera alors: .

La vidéo ci-dessous traite également de la différence entre les forces «centripètes» et «centrifuges» pour les objets se déplaçant dans des trajectoires circulaires:

La force centrifuge est souvent considérée comme une force «fictive», car elle ne peut pas être observée à partir d'un cadre de référence inertiel, mais aussi parce qu'il n'y a pas de véritable «interaction» à laquelle on pourrait faire référence, afin d'expliquer son origine. Cependant, parfois, il est utile d'imaginer les forces centrifuges comme si elles étaient réelles, en particulier si vous concevez des éléments qui feront partie d'un système en rotation!

Différence entre la force centrifuge et centripète

Réel ou fictif

Force centripète est une force réelle résultant d'une interaction physique.

Force centrifuge est une force fictive qui semble être présente lorsqu'un objet en rotation est visualisé à partir d'un cadre de référence qui tourne également avec l'objet.

Direction

Force centripète agit vers le centre du chemin circulaire.

Force centrifuge semble agir dans une direction opposée au centre de la trajectoire circulaire.

Apparence dans les référentiels inertiels

Force centripète peut être observé à partir d'un référentiel inertiel.

Force centrifuge ne peut pas être observé à partir d'un référentiel inertiel.

Courtoisie d'image

«Lancer du marteau - Rassemblement des hautes terres de Dornoch 2007» de John Haslam (Travail personnel) [CC BY 2.0], via flickr