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Approche intuitive de l'accélération et de la force centripète

De l'accélération centripète à la force centripète dans le cas du mouvement circulaire uniforme. Créé par Sal Khan.

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Transcription de la vidéo

j'ai tracé ce cercle ici et on va dire que c'est la trajectoire d'un objet qui a un mouvement circulaire uniforme autour d'un centre et on peut tracer le vecteur vitesse instantanée de cet objet donc cet objet tourner dans ce sens là qui est le sens horaire et non pas le son ce trio no métriques et si on trace un vecteur vitesse on va avoir un vecteur comme ceux-ci kg et tangentielle à la trajectoire et si on peut on peut s'amuser à tracer des vecteurs vitesse à différents instants pour l'objet sur sa trajectoire on va avoir un vecteur comme cela encore un instant suivant on va avoir un vecteur comme ceci est une remarque que j'ai bien tracer ses vecteurs en tout cas j'ai essayé de tracer ses vecteurs de la même longueur c'est à dire qu'ils ont tous la même norme ça ça veut dire que le mouvement il est circulaire uniforme ça veut dire que la norme de la vitesse est constante par contre la direction du vecteur vitesse varie au cours du temps elles varient de façon continue là j'ai tracé à différents instants de façon complètement arbitraire donc la vitesse est constante mais le vecteur vitesse varie et je t'avais un petit peu parlé de ça dans la vidéo précédente on a vu que ça voulait dire que l'objet subissez une accélération bien que la vitesse la norme de la vitesse soit constante et pour pouvoir avoir un petit peu une idée de comment va être orientée cette accélération eh bien je vais reporter sur un même point tous les vecteurs vitesse ici je vais simplement faire la translation et je vais essayer de les reproduire donc je vais faire le premier vecteur ici le second vecteur à la deuxième position avait à peu près comme cela le vecteur vers un peu plus loin il est comme ça et le vecteur orange il est carrément vers le bas donc voilà j'ai quatre vecteurs vitesse ici ils sont tous deux mêmes normes mais ils ont chacun des directions différentes et qu'est ce que c'est que l'accélération à bâle accélération à un facteur presse et la variation de vitesse si on fait ce vecteur vitesse - ce vecteur vitesse c'est ce vecteur si il si on à delta v on est d'accord que faire ça moi ça ça revient à prendre ce vecteur plus l'opposé de ce vecteur et si tu fais les blogs les bonnes translation qui vont bien tu obtiens ce vecteur delta v donc on a ici un delta v si on prend pareil un deuxième delta v pour l'instant suivant on va avoir le vecteur vert - le vecteur bleus qui va donner ce vecteur en prenant le point d'arrivée des vecteurs bleus comme point de départ pour notre vecteur delta v et enfin le vecteur orange - le vecteur vers ça nous donne un autre vecteur delta v et je rappelle ici dans un coin que l'accélération 7 aygalades delta v / delta tu es donc delta t c'est un scalaire et comme on avance dans l'étang positif delta t ne va pas changer le sens de deltav et donc l'accélération et colinéaires à la variation du vecteur vitesse delta vais donc ce qu'on va pouvoir faire maintenant ça va être de faire la translation du delta v pour chacun des vecteurs auquel il correspond et leur place est de ce delta v blanc va le placer ici et ils et elles se retrouvent à peu près comme ceux ci on va faire la même chose avec le vecteur rouge est à peu près comme cela est le vecteur aussi rouge plus pâle en partant du verre il est comme ceci est bien ici on a bien l'impression en tout cas j'espère autant que possible que tu pourras en croire que tous ces vecteurs pointe vers le centre et tous ces secteurs sont perpendiculaires aux vecteurs vitesse qui lui est en jean au cercle c'est bien qu'est ce que ça veut dire cette accélération cette accélération elle traduit la présence d'une force en fait on est d'accord que si tu prends un objet en un point du cercle tu prolonge son vecteur vitesse et bien si la somme des forces était égale à zéro qui s'appliquait à l'objet était égale à zéro ou s'il n'avait pas de force l'objet continuerait dans un mouvement rectiligne les formes c'est la première loi de newton est bien là comme la direction du vecteur vitesse de l'objet change de façon continue dans le temps ça veut bien dire que comme on l'a vu subi une accélération une accélération qui elle est orientée vers le centre du cercle et bien cette accélération elle implique comme nous le dit la deuxième le newton qui lie à une force qui s'appliquent sur l'objet comme tu sais jim london elle te dis simplement que la somme des forces est égale à la masse fois l'accélération et bien cette accélération elle traduit une force et cette force qu est ce qu elle est l on appelle ça la force centripète alors centripète sentry pour centre et pète pour la direction du centre donc la force centripète c'est tout simplement une force qui est orienté vers le centre pour un mouvement circulaire qui est orienté vers le centre de la trajectoire donc c'est tout simplement ce que signifie force centripète et enfin la force centripète correspond à une accélération qui elle-même et centripète et c'est cette force centripète qui est qui peut être de plusieurs natures comme on va le voir juste juste maintenant cette force centripète cette force qui fait que l'objet va tourner selon une trajectoire circulaire puisqu'on prend un objet qui à une certaine vitesse et à chaque fois qui veut s'éloigner de la trajectoire d'une force centripète le rap le ramène donc en fait l'objet si on essaie de discréditer un petit peu le mouvement il veut s'éloigner mais on leur amène un petit peu il s'éloigne en ramène et ça de façon continue ça va former un cercle alors des forces centripètes on peut penser à la première force que je suis sûr tu connaîtras on va considérer en jaune hi-fi bah quoi le soleil le soleil est forcément qu'est ce que je vais mettre ici et bien la terre comme on le sait aujourd'hui la terre tourne autour du soleil dans un mouvement première approximation circulaire et bien qu est-ce qui joue le rôle de la force centripète pour le mouvement de la terre et bien c'est l'attraction gravitationnelle l'attraction gravitationnelle f -s sûreté ça veut dire que c'est la force du soleil sur la terre qui s'applique au centre de gravité de la terre en direction du centre du soleil cette force qui est la force d'attraction gravitationnelle ramène la terre en direction du soleil mais comme la terre à un une vitesse et bien elle ne tombe pas sur le soleil la terre ne tombe pas sur le soleil en tourne autour du soleil parce que la terre a eu une vitesse ici vt et cette vitesse fait que la terre ne tombe pas mais la force centripète fait que la terre tourne autour du soleil alors on pourrait donner beaucoup d'autres exemples de force centripète il ya notamment le yoyo je sais pas si tu as déjà eu un yoyo et que tu as pris la ficelle du du yo-yo le yoyo qui pourrait se dessiner comme ceux ci on va dire que tu vas être indulgent avec moi et si tu le fais tourner autour de ta main comme cela il va avoir un mouvement circulaire uniforme et dans ce cas quelle va être la force centripète et bien ça va être la tension du fils qui est dirigé vers le centre de rotation le centre de la trajectoire circulaire et cette tension t elle la force centripète qui donne une accélération centripète au yoyo qui lui même à une vitesse à chaque fois tangentielle à sa trajectoire circulaire est d'ailleurs tu peux te convaincre que si tu coupes le fil à n'importe quel moment de sa trajectoire et bien le yoyo va continuer tout droit dans la direction qui est donnée par son vecteur vitesse parce que la force centripète n'existe plus l'attention du fils n'existe plus puisque le fils a été coupée donc si on considère l'objet dans le vide il va continuer tout droit bien sûr si on considère la gravité la gravité va au bout d'un moment intervenir dans le mouvement de l'objet mais si on est dans le vide l'objet va continuer dans un trajectoire rectiligne uniforme donc voilà j'espère que ça te donne un petit peu une meilleure idée de ce qu'est la force centripète mais surtout l'accélération centripète pour des mouvements qui sont circulaires alors ça peut c'est un mouvement qui circuit complètement mais comme on a vu ça peut être juste une partie de cercle dans la vidéo précédente on parlait de cyclistes qui eux étaient justes dans un virage donc dans tous les cas il y aura des cons à une courbure une courbure dans une trajectoire on aura une accélération centre et peut-être on va continuer de parler de cette accélération centripète dans les vidéos qui viennent et on rentrera de plus en plus dans les détails mathématiques