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Force centrifuge et centripète
Domaine Science Sous domaine Physique, Technologie et TIC
Section Technique Option Mécanique
Discipline Mecanique Classe 4ème
Matériel didactique Tableau noir,craies blanches Auteur SCHOOLAP.COM
Objectif opérationnel A l'issue de cette leçon, les élèves seront capables de calculer la force centripète et centrifuge
Réference Livre de notion de Mécanique (Julemont) p120-122
Activité initiale

Rappel

Qu'appelle-t-on force? Quels sont ces éléments? 

Rappel

La force est la cause capable de modifier ou produire une déformation. Ces éléments sont:

  • Intensité 
  • Direction
  • Sens
  • Point d'application

Annonce du sujet

Annonce du sujet

Nous allons voir la force centrifuge et centripète

Activité principale

 Force centrifuge

Selon le principe d'égalité de l'action et de la réaction, on peut dire que la force centrifuge a la même intensité que la force centripète mais celle-ci se dirige en sens contraire; soit elle se communique de l'intérieur vers l'extérieur de la trajectoire circulaire.

Elle est noté:

Si V= w . R

Ex1: Une meule dont m=2 Kg tourne à la vitesse de 3000 tr/min. Un défaut intérieur a déplacé le centre de gravité de la meule à 2 mm de l'axe de rotation. Calculer l'effort sollicitant radialement l'arbre de la meule.

Solution:

Fc= 2 x (314)2  x (0.002)= 403 N

Remarque: 

- Quand le corps tournant n'est pas assimilable à un point matériel, à chacun de ses (extrémités) éléments correspond une force centrifuge.

- Dans ce cas, on calcule la Fc résultante, comme si toute la masse était concentrée au centre de gravité G.

Application de la Force centrifuge

Où s'applique la force centrifuge?

On y trouve dans les cas suivants:

- Le régulateur centrifuge: pour maintenir constante la vitesse d'une machine thermique

- Coulée centrifuge: utilisée pour couler la fonte en gueuse (tuyaux), pour le régulateur de bielles de moteur, etc.

- Les embrayages automatiques, pompe centrifuge, etc

Relèvement des virages

Lorsqu'un véhicule aborde un virage, il est soumis à une force centrifuge Fc. Il n'y aura pas de dérapage tant que la résistance du glissement latérale T sera supérieure à Fc. Les meilleures conditions seront réalisées en relevant le virage, de telle sorte que la résultante de Pet Fc c.à.d R soit perpendiculaire à la route. Si R est perpendiculaire à la route, l'angle de P et de R sera égal à α, inclinaison du virage.

On sait que :

Ex2: Quelle est l'inclinaison de la route dans un virage dont le rayon moyen est de 82 m, sachant que les véhicules qui l'abordent roulent à la vitesse de 80 Km/h.

Données

R=82 m, V=60 Km/h = 16.66 m/s, g=9.81 m/s2

Inconnue

tg α=?

Formule

tg α= v2/R. g

Calcul

tg α= (16.66)2/82 x 9.81

α= 18°1'17"

Synthèse

Cfr.Activité Principale

 

Cfr.Activité Principale