Question:
Y a-t-il une énorme différence entre les forces centrifuges et centripètes?
Nikkie
2015-04-30 06:29:41 UTC
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Je fais une vidéo pour la 8e année sur le sujet. Je montre l'expérience de balancer un seau d'eau au-dessus de votre tête. Y a-t-il une énorme différence entre les forces centrifuges et centripètes? Serait-il faux de dire que les deux forces sont pratiquement la même chose?

La force centrifuge est observée par l'eau ou le seau qui est dans un cadre non inertiel, ce que nous observons est la force centripète.
centripète est réel, centrifuge ne l'est pas!Ils ne sont pas les mêmes!
J'ai lu récemment dans un livre que la force centrifuge peut être traitée comme une conséquence de la troisième loi de Newton, à savoir: la force centrifuge peut être considérée comme la réaction égale et opposée à la force centripète.
Connexes: http://physics.stackexchange.com/q/8891/2451 et les liens y figurant.
C'est la différence entre balancer le seau et être l'eau.
@danimal Si la force centrifuge n'est pas réelle, alors la force centripète due à la tension de la corde ne devrait-elle pas faire voler le godet vers l'intérieur et me frapper la main?
@Asher: Non parce que le godet est en mouvement circulaire, sans la tension, le godet s'envolerait en suivant une trajectoire linéaire!
@gonenc J'ai posé une question sur la tension et vous avez expliqué «sans tension».Nous pouvons poser une question connexe;si la gravité est ce qui me maintient en mouvement circulaire autour du centre de la Terre sans une corde tendue pour me retenir, qu'est-ce qui m'empêche (et le reste de la planète) de m'effondrer gravitationnellement dans le centre de masse?
@Asher: Je ne sais pas si je vous comprends bien mais la force centrifuge est due à quelque chose qui tourne en rond.Cela peut être la tension ou la force gravitationnelle.Le godet ne vous frappe pas sur la tête car la force appliquée change la direction du godet.Voir [this] (http://physics.stackexchange.com/questions/156039/centripetal-and-centrifugal-force/156070#156070) répondre par moi si cela aide.
@gonenc Je comprends, par exemple, que le godet applique une force centrifuge sur la corde (d'où la tension dans la corde) et que la surface de la Terre applique une force centrifuge sur mes pieds.Ces faits répondent correctement à mes questions précédentes et illustrent qu'il existe de véritables forces centrifuges dans la nature.Dire simplement que «la force centrifuge n'est pas réelle» est une simplification excessive et cause plus de confusion que de compréhension.
Bien que le projet soit sans aucun doute déjà dans le passé, ne serait-il pas utile de noter que (au moins dans un contexte de collège) la force centripète _ réelle_ et la "force" centrifuge _pas réelle_ ne sont pas vraiment la même chose pour un bon _etJe pense que c'est une raison plus flagrante: parce qu'ils "s'opposent" ???- ils «agissent» dans des directions différentes et opposées - ils ne sont en aucun cas la «même chose» - ou est-ce que je manque quelque chose?
@Asher - selon Wikipedia, la force centrifuge est par définition une force d'inertie ou imaginaire.Oui, le godet applique une force centrifuge à la corde dans le bon cadre de référence, mais la Terre n'applique pas de force centrifuge à nos pieds - Ce serait la force normale, que j'ai toujours considérée comme essentiellement une force de ressort (le ressort étant de la matière comprimée par gravité) combiné à une petite quantité de force de frottement (qui est la même que le frottement appliqué par la terre aux différents fluides autour de nous, donc nous ne le remarquons fondamentalement pas) ---- Si W/ p est faux, plz fix.
@CodeJockey «centrifuge» signifie loin du centre.Si vous avez un godet qui se balance sur une corde, il n'y a pas de tension dans la corde à moins que le godet n'applique une force centrifuge à la corde.Et vous n'êtes pas en chute libre car la structure de la Terre applique une force centrifuge sur vous.Celles-ci ne dépendent pas du cadre de référence.
@Asher - S'il vous plaît, corrigez Wikipedia, alors - c'est moyen de permettre à ces âmes innocentes qui le prennent aveuglément pour l'Évangile d'être mal informées.
@CodeJockey quelqu'un m'a battu: * "Le nom a parfois été parfois utilisé pour désigner la force de réaction à la force centripète." *
Neuf réponses:
mbeckish
2015-04-30 19:58:36 UTC
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Je n'aime pas appeler la force centrifuge une force "imaginaire". Je préfère l'expliquer en termes de référentiels:

Dans un référentiel inertiel, les lois de Netwon sont suffisantes pour modéliser le mouvement (non relativiste).

Dans un référentiel non inertiel cadre, des forces supplémentaires (comme centrifuge, Coriolis, etc.) doivent être ajoutées au modèle.

Ce qui rend le centrifuge différent du centripète, c'est que la force centripète est due à l'interaction avec un autre objet (gravité pour les objets en orbite, tension pour faire tourner une balle sur une corde, frottement pour un objet sur un manège en rotation, etc.), tandis que la force centrifuge doit être ajoutée au modèle «sorti de nulle part», simplement parce que vous êtes dans un référentiel en rotation.

Pour expliquer cela à une classe de 8e année, je donnerais un exemple de deux physiciens: un debout sur le sol, un tournant sur un manège. Ils effectuent tous deux des mesures pour détecter les forces agissant sur le physicien en rotation. Le physicien sur le terrain ne détecte que la force centripète, et note que cela amène l'autre physicien à se déplacer en cercle. Le physicien en rotation détecte une force centripète et une force centrifuge égale mais opposée, ce qui le fait rester au repos dans son corps.

+1 pour dénigrer «imaginaire».Dire à un observateur occasionnel que quelque chose qu'il peut ressentir est «imaginaire» ou «fictif» ne l'encouragera probablement pas à en apprendre davantage sur la science.Leur dire que la même situation peut être analysée de plus d'un point de vue (c'est-à-dire le «cadre de référence») et que certains modèles donnent des informations plus approfondies que d'autres semble plus susceptible de susciter leur intérêt.
Je dirais que cela pourrait être utilisé pour son projet au lieu du seau d'eau ... J'aime votre point de vue - il semble que vous déclariez que même si ce n'est pas "réel" pour tout le monde, cela semble certainement réel et peut l'êtrepresque considéré comme réel pour les autres
user202531
2015-04-30 06:44:28 UTC
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Il y a certainement une énorme différence. La force centripète est une force réelle qui fait bouger les objets selon une trajectoire circulaire ou une trajectoire courbe qui pointe respectivement vers le centre du cercle ou de la courbure. La force centrifuge n'est pas une vraie force. Il s'agit d'une force d'inertie établie pour que les lois newtoniennes soient valides lors de l'observation d'un mouvement dans un référentiel accéléré.

Je n'ai qu'une vidéo de 3 à 5 minutes.Pour simplifier, je me demandais si je devrais simplement les appeler de la même manière et mentionner brièvement une différence.
Pour être franc, je ne préférerais pas les appeler de la même manière.Encore une fois, je voudrais souligner que la force centripète est une force réelle - c'est la force qui provoque le mouvement courbe.En revanche, la force centrifuge n'est pas réelle.C'est, comme le mentionne @José Jorge Medina Serna, une force imaginaire.Lors de l'observation du godet dans le cadre rotatif, le godet semble être en mouvement linéaire, sans aucune modification de sa direction.Par conséquent, une force imaginaire doit être incorporée de sorte que la force nette sur la direction perpendiculaire à la direction tangentielle soit nulle.
@Nikkie Pourquoi venir sur ce site à la recherche de conseils et ne pas le prendre.Ces forces (ou force plus «force») ne sont pas les mêmes, et toute implication qu'elles sont pour les élèves cause des difficultés plus tard.
José Jorge Medina Serna
2015-04-30 06:43:21 UTC
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La force centripète est la force ressentie par un objet lorsqu'il est en mouvement circulaire. enter image description here

Dans cette image, $ a_c $ est la force centripète, $ v $ la vitesse tangentielle et $ \ omega $ la vitesse angulaire.

Maintenant, la force centrifuge est la force imaginaire qui apparaît lorsque le cadre de référence est en rotation.

Je parierais que dans cette image $ a_c $ était censé indiquer l'accélération centripète.La force centripète est bien sûr un multiple positif (par la masse) de l'accélération centripète, donc qualitativement la flèche pourrait également indiquer la force centripète.
Quand vous dites «force imaginaire qui apparaît», vous voulez dire que la force existe pour justifier le fait que ce corps ne se déplace pas vers le centre du cercle?
@NadavS Pas tout à fait.Il apparaît lorsque votre cadre de référence tourne.Il faudrait alors expliquer la tendance des objets à s'éloigner du centre du cercle.
Il est probablement préférable de dire que la force centripète est la force qui * fait * l'objet d'un mouvement circulaire.
hmakholm left over Monica
2015-04-30 19:00:21 UTC
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Pour une vidéo de 3 minutes, je pense que j'éviterais les deux concepts.

La force centrifuge peut être un concept déroutant pour plusieurs raisons (notamment la simple mention du terme a tendance à attirer les pédants savoir-tout qui ont décidé que c'est leur tâche dans la vie de faire dérailler chaque discussion avec des explications bruyantes et condescendantes sur le fait que cela n'existe pas du tout). Puisque vous n'avez aucune raison particulière de regarder les choses à partir d'un cadre rotatif ici, ce n'est pas beaucoup plus facile pour ce problème car dans votre cadre rotatif, vous devez tenir compte du fait que la direction de la gravité change et que le godet n'est pas. t même en suivant un mouvement circulaire uniforme ; et il n'y a aucun observateur dans le seau dont nous devons expliquer les expériences - il n'y a aucune raison d'entrer dans le bourbier de la force centrifuge.

La force centripète semblerait également compliquer la situation ici. Encore une fois, comme le mouvement circulaire n'est pas uniforme (il est plus lent au sommet en raison de la gravité), vous devrez entrer dans des vitesses angulaires instantanées et d'autres choses velues pour justifier son utiliser correctement. À moins que vous n'ayez besoin de calculer la force avec laquelle le godet vous tire vers le haut en haut de la balançoire, cela ne vaut pas vraiment la peine non plus.

Cela laisse la question de savoir pourquoi le l'eau ne tombe pas du seau, bien sûr. Voici ce que je dirais:

L'eau veut tomber, mais pas à n'importe quel prix. En particulier, il ne veut pas tomber plus vite qu'avec une accélération de 9,82 m / s². Lorsque vous tirez sur le seau pour le maintenir en cercle, vous forcez l'eau à descendre plus vite qu'elle ne le ferait si elle tombait d'elle-même. Il résiste à ce mouvement (que vous pouvez ressentir dans votre bras) et ne descend pas plus vite que le seau ne le force.

La réponse IMO @mbeckish's (carrousel avec deux cadres de référence différents) serait probablement mieux adaptée pour une vidéo de 3 à 5 minutes, montrant de chaque perspective pendant ~ 30 secondes, analyse de chaque perspective et globalement chacune pendant environ une minute, avec des séquellesflèches et traces dessinées sur la vidéo.Cela garderait au moins les changements de gravité négligeables ... si elle veut le seau d'eau, elle pourrait le mettre sur un carrousel ... :-P
Nanite
2015-04-30 12:14:53 UTC
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Les forces centripète et centrifuge ne sont égales que pour un objet maintenu de manière stable dans un système rotatif.

Une bonne analogie est la différence entre 1) la force de gravité et 2) la force d'appui du sol vous pousser. Les forces centrifuges et la gravité ne sont pas des forces tout à fait appropriées car elles ressemblent plus à des accélérations fixes; pour les représenter comme des forces, nous devons multiplier par la masse de l'objet.

La force du sol qui pousse sur vous, qui contrecarre la gravité, est une force très réelle liée à la surface de vos pieds molécules sollicitées contre les molécules de surface du sol. De même, les forces centripètes pour l'eau dans un seau en rotation sont de véritables forces de contact qui soutiennent l'eau à l'intérieur du seau.

Mais pour un objet tombant, il n'y a pas de force de soutien, mais la force gravitationnelle continue de tirer vers le bas, selon à un observateur debout au sol. De même pour une goutte d'eau qui tombe du seau en rotation, il y a une force centrifuge qui repousse la goutte, selon un observateur tournant avec le seau.

Count Iblis
2015-05-28 01:13:05 UTC
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Un exemple totalement fictif: considérons un objet distant qui est au repos dans un cadre inertiel. Dans ce cadre, vous effectuez une rotation à une vitesse angulaire uniforme. Dans votre cadre de repos non inertiel, l'objet tourne à la vitesse angulaire opposée, il a donc une accélération centripète vers vous. Comment expliquer alors la force centripète fictive agissant sur l'objet? Il existe une force centrifuge due à l'utilisation d'un cadre non inertiel, mais cette force agit dans le sens opposé, elle est dirigée radialement vers l'extérieur. Cependant, il existe une autre force fictive agissant sur l'objet, la force de Coriolis qui a deux fois la magnitude de la force centrifuge et qui est dirigée radialement vers l'intérieur (dans ce cas particulier). Donc, dans ce cas, la force centripète fictive est la somme de la force centrifuge et de la force de Coriolis.

bdsl
2015-04-30 17:07:16 UTC
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Il est faux de dire qu'ils sont identiques. Je soupçonne pour une courte vidéo qu'il serait préférable de choisir celle qui est la plus pertinente pour votre objectif et de ne pas mentionner l'autre.

La force centripète est toute force tirant vers l'intérieur sur un objet pour maintenir son mouvement dans un cercle - dans votre cas, la force de votre bras tirant sur le seau lorsqu'il se balance.

La force centrifuge a deux significations possibles. Cela peut être

  1. l'équivalent Newton III d'une force centripète, ou
  2. Une force fictive qui sort dans un référentiel rotatif, avec la force de coriolis.

Dans votre cas 1. est la force du godet qui tire sur votre bras. Je ne présenterais 2. dans une vidéo que si vous filmez ou animez une séquence avec la caméra tournant pour correspondre au mouvement du godet. Dans cette séquence, le godet serait stationnaire et la force centrifuge l'éloignerait de vous.

Charles Crummer
2019-06-30 20:32:38 UTC
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Les forces centrifuges et centripètes exercées sur un godet, ou poids, oscillant dans un cercle horizontal sont plus faciles à expliquer qu'un godet oscillant dans un cercle vertical car la gravité ne complique pas les choses dans ce cas.Selon la deuxième loi de Newton, une force centripète doit être exercée afin de maintenir le poids en mouvement dans un cercle, c'est-à-dire en accélérant vers le centre du cercle.En effet, sans cette force, le poids s'envolerait en ligne droite, selon la première loi de Newton.Selon la troisième loi de Newton, le poids exerce une force en réaction à la force centripète.C'est la force centrifuge.

Ernie
2015-04-30 09:52:05 UTC
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Voici comment vous pourriez expliquer la différence entre les deux forces à votre classe:

Lorsque vous tourbillonnez un seau d'eau, la force centripète est portée par votre bras, la corde et le seau. Il pointe vers l'intérieur vers votre épaule, qui est le centre du cercle formé par le seau tourbillonnant.

La force centrifuge est causée par l'inertie de l'eau dans le seau. L'inertie est l'élan de l'eau pour continuer en ligne droite à angle droit avec votre bras et la corde, tangentielle au cercle formé par le seau tourbillonnant. La force centrifuge n'est pas vraiment une force - c'est la force apparente qui éloigne l'eau du seau de votre épaule.

Wikipedia propose une analyse plus détaillée de la force centrifuge: http: // fr. wikipedia.org/wiki/Centrifugal_force

La tendance de l'eau (ou de tout objet) à continuer en ligne droite est simplement une inertie.
bds!: La force centrifuge est une force apparente causée par l'inertie de l'eau dans le seau.Merci d'avoir signalé mon erreur.J'ai édité la réponse.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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