Mouvement circulaire uniforme (MCU)

Transcription

1 Mouvement circulaire uniforme (MCU)

2 Mouvement circulaire uniforme (MCU) Mouvement circulaire à vitesse constante où le rayon ne change pas.

3 Accélération centripète Accélération dans un MCU (vers le centre) a c = v 2 r

4 Exemple : Un enfant dans un carrousel se trouve à 4,4 m du centre du manège. Il se déplace à une vitesse constante de 1,8 m/s. Détermine la grandeur de l accélération centripète de l enfant.

5 Pour un mouvement circulaire Vitesse : est défini par v = n2πr ou v = 2πr t T Période (T) : temps nécessaire pour faire un tour Fréquence (f) : nombre de tours par unité de temps f = 1 T

6 Exemples : 1)Trouve la grandeur et la direction de l accélération centripète d un morceau de laitue à l intérieur d une essoreuse à salade. L essoreuse a un diamètre de 19,4 cm et tourne à 780 tr/min. La rotation se fait dans le sens horaire, quand on regarde du dessus. Au moment de l observation, la laitue se déplace vers l est.

7 2)Détermine la fréquence et la période de rotation d un ventilateur électrique si une tache à l extrémité de l une des pales se situe à 15 cm du centre et a une accélération centripète d une grandeur de 2,37 x 10 3 m/s 2.

8 Devoir Page 126 # 5 à 10 (sauf 5a) Page 127 # 2 à 7 (sauf 4b)

9 Force centripète Force nette qui cause l accélération centripète (vers le centre) a c = v 2 r F R = ma F c = m(v 2 /r) F c = mv 2 r

10 Exemples : 1) Une masse de 2 kg effectue 10 tours en 5 secondes. Si le rayon est de 2 mètres, détermine la force centripète agissant sur la masse.

11 2) Une masse de 0,5kg effectuant un mouvement rotatif d un diamètre de 1m est soumise à une force de 20N pendant 20s. Quelle est la vitesse de la masse? Combien de tours a été effectués pendant ce temps?

12 3) Une voiture d une masse de 1,1 x 103 kg négocie une courbe plate à une vitesse constante de 22 m/s. La courbe a un rayon de 85 m. Détermine la force centripète et le coefficient de frottement statique minimum qui doit être exercée pour empêcher la voiture de déraper.

13 4) Une voiture d une masse de 1,1 x 103 kg roule dans une courbe relevée dont le rayon est de 85 m et qui n offre aucun frottement. L inclinaison est de 19 par rapport à l horizontale. Quelle vitesse constante la voiture doitelle maintenir pour négocier la courbe en toute sécurité?

14 Devoir Page 133 # 3, 4 et 6 Page 138 # 2, 3 et 4

15 Force centrifuge : Force fictive dans un mouvement de rotation ex : voiture, centrifugeuse, manège

16 Force de Coriolis : Force fictive qui agit perpendiculairement à la vitesse vectorielle dans un mouvement de rotation. ex : système de basse pression Force de Coriolis 1 Force de Coriolis 2

17 Satellites et stations spatiales Satellite : Un objet en orbite autour d un autre objet d une masse beaucoup plus grande ex : lunes (naturel), télescope spatial Hubble (artificiel)

18 Station spatiale : Un engin spatial dans lequel des gens vivent et travaillent v = Gm T r

19 Exemple : Le télescope spatial Hubble suit une orbite pratiquement circulaire, à une altitude moyenne de 598 km audessus de la surface de la Terre. a) Quelle est la vitesse requise par le télescope pour qu il puisse se maintenir en orbite? b) Quelle est la période de rotation?

20 Lecture Page 148 et 149 (Physique 12)

21 Poids apparent Force nette qui s exerce sur un objet en accélération dans un système de référence non inertiel ex : ascenceur

22 Pesanteur artificielle Le poids apparent de l objet est semblable à son poids sur Terre

23 Il est possible de créer une pesanteur artificielle durant de longs voyages spatiaux en maintenant l engin spatial continuellement en rotation. En réglant la vitesse de rotation de l engin à la fréquence appropriée, les astronautes peuvent avoir un poids apparent égal au poids qu ils ont sur Terre. (F N = F C )

24 Exemple : Tu es astronaute à bord d une station spatiale en rotation. La station a un diamètre de 3 km. Détermine la vitesse nécessaire pour que ton poids apparent soit égal à ton poids sur Terre. Détermine ta fréquence de rotation en hertz et en tours par minute.

25 Devoir Page 147 # 2 Page 150 # 7 Page 151 # 4a et 5 Page 159 # 4, 5, 6, 8bc, 12ab Page 167 # 9, 19, 25, 26 et 27