7 exemples de mouvement circulaire à variation uniforme
1. Une hélice initialement au repos tourne avec une accélération angulaire constante de 2 rad/s.2Déterminez l'accélération angulaire et la vitesse angulaire de l'hélice 2 secondes plus tard. Exprimez-les en radians et en secondes.
Discussion
Est connu :
Demandé : accélération angulaire et vitesse angulaire après 2 secondes
11 exemples de problèmes de mouvement circulaire uniforme
1. Une particule se déplace en cercle avec une vitesse angulaire constante de 10 rad/s. Déterminez (a) la vitesse angulaire de la particule après 10 secondes (b) l'angle sous-tendu par la particule après 10 secondes.
Discussion
(a) vitesse angulaire après 10 secondes
L'accélération est une grandeur vectorielle, c'est-à-dire une grandeur physique qui possède à la fois une magnitude et une direction. Son symbole est a ( accélération ). Son unité internationale est le mètre par seconde au carré, abrégé m/ s².
Accélération moyenne
Exemple de problème.
Une voiture qui reste initialement immobile pendant 5 secondes se déplace ensuite vers l'est à une vitesse de 10 m/s. Déterminez l'accélération moyenne.
Discussion
Si vous poussez un livre sur une table jusqu'à ce qu'il bouge, vous effectuez un travail sur le livre. Lorsqu'un objet tombe à la surface de la Terre sous l'effet de la gravité , cette force effectue un travail sur l'objet. Inversement, si vous poussez un objet de toutes vos forces jusqu'à être trempé de sueur, mais que l'objet ne bouge pas, vous n'avez effectué aucun travail sur l'objet. Dans le langage courant, on dit qu'on a fourni un travail, voire un effort, en poussant un objet, mais d'un point de vue physique, aucun travail n'a été effectué sur l'objet car celui-ci ne subit aucun déplacement (il ne change pas de position).
Matériau à moment angulaire
Ce qui fait mouvement rectiligne possède une quantité de mouvement qui peut être calculée à l'aide de la formule :
p = mv
Information :
p = quantité de mouvement (l'unité internationale est le kilogramme mètre par seconde, abrégé kg m/s)
m = masse (l'unité internationale est le kilogramme, abrégé kg)
v = vitesse (l'unité internationale est le mètre par seconde, abrégée m/s)
La grandeur physique en mouvement de rotation qui est identique à la masse (m) en mouvement rectiligne uniforme est moment inersie (I). La grandeur physique en mouvement de rotation qui est identique à la vitesse (v) en mouvement rectiligne est vitesse angulaireAinsi, un objet en rotation possède une quantité de mouvement qui peut être calculée à l'aide de la formule :
Moment d'inertie du matériau
Deux objets sont considérés : l'un est de faible masse, l'autre de masse plus importante. Lequel est le plus facile à déplacer si on applique la même force ? En réalité, les objets de faible masse sont plus faciles à déplacer que ceux de masse importante. Ainsi, la masse d'un objet détermine l'amplitude de son accélération lorsqu'une force lui est appliquée. Si, en mouvement rectiligne uniforme, la masse d'un objet détermine sa facilité ou sa difficulté à se déplacer (à accélérer), en mouvement de rotation, c'est son moment d'inertie qui détermine cette même facilité ou difficulté.
Moment de force (couple) Matériau
Bras de style
Prenons l'exemple d'un objet en rotation, comme une porte. Lorsqu'on ouvre ou qu'on ferme la porte, elle tourne. La charnière qui la fixe au mur constitue l'axe de rotation.
Image de la porte vue de dessus. Prenons l'exemple d'une porte poussée par deux forces de même intensité et de même direction ; la direction de la force est perpendiculaire à la porte.
Vous avez précédemment étudié la deuxième loi de Newton, qui s'exprime par l'équation :
Cette équation explique la relation entre la force résultante (ou force nette) et la masse et l'accélération. La force résultante agissant sur un objet doté d'une masse provoque l'accélération de cet objet.
Cette fois, nous allons présenter une autre forme de la deuxième loi de Newton, qui explique la relation entre la force résultante et les variations de la quantité de mouvement.
La vitesse est une grandeur vectorielle, tandis que la vélocité est une grandeur scalaire. La vitesse possède une magnitude et une direction, tandis que la vélocité n'a qu'une magnitude. L' unité internationale est le mètre par seconde, abrégé m/s ou ms⁻¹ . Son symbole est v ( vélocité ).
Vitesse moyenne et vitesse moyenne
Étudiez également des exemples de vitesse tangentielle et de vitesse angulaire.
Si un objet tourne dans le sens horaire et effectue une rotation complète (360°) en 1 seconde, la vitesse angulaire de toutes ses parties est de 1 tour/seconde = 360 ° /seconde = 6,28 radians/seconde, et sa direction est horaire. Si le rayon du ventilateur est de 20 cm, son bord décrit un cercle à une vitesse de (2)(3,14)(20 cm) / 1 s = 125,6 cm/s = 1,256 m/s. Un point situé à 1 cm (0,01 m) de l'axe se déplace sur un cercle à une vitesse de (2)(3,14)(1 cm) / 1 s = 6,28 cm/s = 0,0628 m/s. Plus le rayon est petit, plus la vitesse est faible. Dans un mouvement circulaire , la vitesse est généralement appelée vitesse tangentielle, car sa direction est toujours tangente à la trajectoire circulaire.