Mouvement circulaire uniforme et force centripète

Matériel

• Modèle 3D d'un corps tournant sur un plan incliné avec vecteurs v et a
• Curseurs de rayon r et de vitesse v
• Curseur de masse m dans la section des forces
• Affichage de l'accélération et de la force centripètes

Protocole

1. Observer les vecteurs vitesse et accélération

   Lancez la première section : le vecteur $v$ reste tangent à la trajectoire tandis que $a$ pointe toujours vers le centre, perpendiculaire à $v$. Bien que la vitesse soit constante, sa direction change continuellement — d'où l'accélération.

2. Vérifier $a_c = v^2/r$

   Fixez r, augmentez v sur deux valeurs et lisez $a_c$ : doubler v quadruple $a_c$. Puis fixez v et augmentez r : $a_c$ décroît en inverse. Comparez les lectures à $a_c = v^2/r$ ; à vitesse angulaire $\omega$ fixe, $a_c = \omega^2 r$ croît avec r.

3. Mesurer la force centripète selon la masse

   Dans la section deux, fixez v et r puis augmentez m : la force centripète requise croît linéairement selon $F_c = mv^2/r$. Modifiez v à m fixe et prédisez le nouveau $F_c$ avant de le lire ; notez que la force centripète est une force résultante réelle (tension, frottement, gravité), pas une force nouvelle.

Simulation

Histoire de l’expérience

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