4 exemples de questions sur la force centripète
1. Un objet de 200 grammes est attaché à une corde légère et mis en rotation horizontale à une vitesse angulaire constante de 5 rad/s , comme illustré sur la figure 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
Question : 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 :
∑ F = ma s
∑ F = mv² / r = mω²r
Description : ∑ F = force centripète, m = masse de l'objet, v = vitesse tangentielle, ω = vitesse angulaire, r = rayon de la trajectoire circulaire.
∑ F = m ω 2 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 indiqué 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
Question : 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 être parcouru par une voiture à une vitesse maximale de 10 m/s . Le coefficient de frottement entre les pneus et la route est de 0,5 et le rayon de courbure de la route est R m. Alors, la valeur de R est… (g = 10 m/ s² )
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 (μ s ) = 0,5
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/ s²
Question : Rayon de courbure de la route (R mètres)
Répondre :
La seule force horizontale résultante agissant sur une voiture en virage est le frottement statique . La formule du frottement statique est :
4. La voiture roule dans un virage de la route à la position M comme indiqué sur l'image ci-dessous.
Le coefficient de frottement statique entre les roues et la route est de 0,4 (accélération gravitationnelle de 10 m/s² ) . Pour éviter que la voiture ne sorte de la piste, la vitesse maximale autorisée est de…
A. √10 millisecondes-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Discussion
Il est connu que :
Coefficient de frottement statique (μ s ) = 0,4
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/ s²
Rayon de courbure (R) = 40 mètres
Question posée : vitesse maximale (v)
Répondre :
La deuxième loi du mouvement de Newton dans le mouvement circulaire uniforme
Information :
ΣF = force centripète = force résultante = force totale, m = masse de l'objet, a s = 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 :
μ s = 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
