Qu'est-ce que la force centrifuge ?
La force centrifuge est la force apparente, dirigée vers l'extérieur, que subit un objet décrivant une trajectoire circulaire. Dans un référentiel en rotation, une masse m animée d'une vitesse tangentielle v sur un cercle de rayon r semble être repoussée loin du centre. Son intensité est égale à celle de la force centripète qui maintient l'objet sur sa trajectoire circulaire, mais elle pointe dans le sens opposé, vers l'extérieur. Ce calculateur fonctionne avec n'importe quel système d'unités SI cohérent (kilogrammes, mètres, secondes) et s'applique universellement aux problèmes de physique et d'ingénierie.
Comment utiliser ce calculateur
Saisissez la masse de l'objet en kilogrammes, sa vitesse tangentielle en mètres par seconde et le rayon de la trajectoire circulaire en mètres. L'outil vous donne la force centrifuge en newtons, ainsi que la vitesse angulaire (\(\omega = v/r\)) et l'accélération centripète (\(a = v^2/r\)), pour plus de commodité.
La formule expliquée
L'équation de base est $$F = \frac{m \cdot v^2}{r}$$ La force augmente proportionnellement à la masse, mais de façon quadratique avec la vitesse (doubler la vitesse multiplie la force par quatre) ; elle diminue lorsque le rayon augmente. En utilisant la vitesse angulaire \(\omega = v/r\), on peut réécrire cette même force sous la forme $$F = m \cdot \omega^2 \cdot r$$ L'accélération centripète correspondante vaut \(a = v^2/r = \omega^2 \cdot r\).
Exemple concret
Un objet de 2 kg se déplace à 5 m/s sur un cercle de rayon 1,5 m. On a alors $$F = \frac{2 \times 5^2}{1{,}5} = \frac{2 \times 25}{1{,}5} = \frac{50}{1{,}5} \approx 33{,}33 \ \text{N}$$ La vitesse angulaire est \(\omega = 5 / 1{,}5 \approx 3{,}33 \ \text{rad/s}\), et l'accélération centripète est \(a = 25 / 1{,}5 \approx 16{,}67 \ \text{m/s}^2\).
FAQ
La force centrifuge est-elle une « vraie » force ? Il s'agit d'une force fictive (ou force d'inertie) qui n'apparaît que dans un référentiel en rotation. Vue depuis un référentiel inertiel (galiléen), la force réelle est centripète et pointe vers l'intérieur.
Quelles unités dois-je utiliser ? Utilisez les unités SI : kilogrammes, mètres et mètres par seconde, afin d'obtenir la force en newtons.
Que se passe-t-il si j'augmente le rayon ? À vitesse constante, un rayon plus grand réduit la force, car la trajectoire se courbe plus doucement.
