Le calculateur de force centrifuge est un outil spécialisé pour calculer la force centrifuge basée sur la masse, la vitesse angulaire et le rayon de rotation. Ce calculateur est particulièrement utile dans l'éducation physique, les applications d'ingénierie et la recherche scientifique impliquant un mouvement de rotation.
La force centrifuge est une force apparente qui agit vers l'extérieur sur un corps se déplaçant autour d'un centre, provenant de l'inertie du corps. Elle est observée dans un référentiel en rotation et est égale en amplitude mais opposée en direction à la force centripète.
La force centrifuge est calculée en utilisant la formule :
F = m × ω² × r
Où :
Cette formule montre que la force centrifuge est directement proportionnelle à la masse et au rayon, mais proportionnelle au carré de la vitesse angulaire.
La force centrifuge est étroitement liée à la force centripète, qui est la force réelle qui maintient un objet en mouvement sur une trajectoire circulaire. Alors que la force centripète agit vers l'intérieur en direction du centre de rotation, la force centrifuge semble agir vers l'extérieur dans le référentiel en rotation.
Calculons la force centrifuge pour un objet de 2 kg tournant à 3 rad/s avec un rayon de 1,5 m :
Donné :
Calcul : F = m × ω² × r F = 2 × 3² × 1,5 F = 2 × 9 × 1,5 F = 27 N
Par conséquent, la force centrifuge est de 27 Newtons.
Lorsqu'une voiture prend un virage, les passagers ressentent une poussée vers l'extérieur due à la force centrifuge. Pour un passager de 70 kg dans une voiture tournant avec une vitesse angulaire de 0,5 rad/s à un rayon de 20 m : F = 70 × 0,5² × 20 = 350 N
Pendant le cycle d'essorage, les vêtements subissent une force centrifuge qui les pousse contre la paroi du tambour. Pour un chargement de 5 kg tournant à 50 rad/s avec un rayon de 0,2 m : F = 5 × 50² × 0,2 = 2500 N
Un satellite en orbite subit une force centrifuge qui équilibre l'attraction gravitationnelle. Pour un satellite de 500 kg en orbite autour de la Terre avec une vitesse angulaire de 0,001 rad/s à un rayon de 7 000 000 m : F = 500 × 0,001² × 7 000 000 = 3500 N
Bien que notre calculateur utilise directement la vitesse angulaire, il est utile de comprendre la relation entre la vitesse angulaire (ω) et la vitesse linéaire (v) :
v = ω × r
Où :
Cela signifie que la force centrifuge peut également être exprimée comme :
F = (m × v²) / r
Ce calculateur de force centrifuge fournit un moyen efficace d'effectuer ces calculs physiques importants, aidant les étudiants, ingénieurs et chercheurs à comprendre les forces impliquées dans le mouvement de rotation.