4 exemples de questions sur la force centripète
1. Un objet d'une masse de 200 grammes est attaché à une corde légère puis mis en rotation horizontale avec vitesse angulaire reste à 5 rad s-1, comme sur l'image suivante. Si la longueur de la corde est l = 60 cm, alors l'intensité de la force centripète agissant sur l'objet est...
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D. 6 N
E. 30 N
Discussion
Il est connu que :
Masse de l'objet (m) = 200 grammes = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Vitesse angulaire (ω) = 5 radians/seconde
Longueur de la corde = rayon (r) de la trajectoire circulaire = 60 cm = 60/100 mètres = 0,6 mètre
Demandé: L'intensité de la force centripète agissant sur un objet est…
Répondre :
La force centripète est la force résultante qui provoque l'accélération centripète d'un objet. Sa formule est :
ΣF = mas
ΣF = mv2/r = m ω2 r
Information : ΣF = force centripète, m = masse de l'objet, v = vitesse tangentielle, ω = vitesse angulaire, r = rayon de la trajectoire circulaire.
ΣF = m ω2 r = (0,2)(5)2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newtons
La bonne réponse est C.
2. Un élève fait tourner une pierre attachée à l'extrémité d'une ficelle. La pierre tourne horizontalement comme illustré ci-dessus. Si la vitesse de rotation de la pierre est doublée, la force centripète devient…
A. 6 fois l'original
B. 5 fois de plus
C. 4 fois l'original
D. 2 fois de plus
E. 2 fois l'original
Discussion
Il est connu que :
Masse de la pierre = m
Vitesse de la pierre = v
Longueur de la corde = rayon = r
Demandé: Si la vitesse est doublée, la force centripète devient…
Répondre :
Si la vitesse est doublée, la force centripète devient :
La force centripète devient 4 fois supérieure à la force initiale.
La bonne réponse est C.
3. Un virage sur une route plate est conçu pour qu'une voiture puisse rouler à une vitesse maximale de 10 m/s.-1On sait que le coefficient de frottement entre le pneu et la route est de 0,5 et que le rayon de courbure de la route est R m. La valeur de R est alors… (g = 10 m/s²)-2)
A. 7,5 mètres
B. 8,0 mètres
Environ 10 mètres
D. 15 mètres
E. 20 mètres
Discussion
Il est connu que :
Vitesse (v) = 10 m/s
Le coefficient de frottement entre le pneu et la route (μs) = 0,5
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/s2
Demandé: Rayon de courbure de la route (R mètres)
Répondre :
La seule force résultante horizontale agissant sur la voiture lorsque celle-ci tourne est force de frottement statiqueFormule de la force de frottement statique :
4. La voiture roule dans un virage à la position M, comme indiqué sur l'image ci-dessous.
Le coefficient de frottement statique entre la roue et la route est de 0,4 (accélération gravitationnelle 10 m/s²).-2Pour éviter que la voiture ne sorte de la piste, la vitesse maximale autorisée est de…
A. √10 millisecondes-1
B. 2√10 millisecondes-1
C. 4√10 millisecondes-1
D. 5√10 millisecondes-1
E. 6√10 millisecondes-1
Discussion
Il est connu que :
Coefficient de frottement statique (μs) = 0,4
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/s2
Rayon de courbure (R) = 40 mètres
Demandé: vitesse maximale (v)
Répondre :
Formule La deuxième loi de Newton Pada mouvement circulaire uniforme
Information :
ΣF = force centripète = force résultante = force totale, m = masse de l'objet, as = accélération centripète, v = vitesse linéaire, R = rayon de courbure
Force centripète
La force centripète est la force résultante dirigée vers le centre d'une trajectoire circulaire. Lorsqu'une voiture se déplace en cercle, la seule force dirigée vers le centre est le frottement statique ; le frottement statique est donc une force centripète.
Formule de la force de frottement statique :
Information :
μs = coefficient de frottement statique, w = poids de l'objet, m = masse de l'objet, g = accélération due à la gravité.
Calculer la vitesse maximale (v) :
La bonne réponse est C.
Source de la question :
Questions de physique pour l'examen national de fin d'études secondaires/professionnelles
