Calculer la force centrifuge

La force centrifuge est une résistance au changement de direction imposé par une force centripète. C'est une résistance par inertie et non une force active.

La force centrifuge résulte de la masse multipliée par l'accélération centrifuge.

L'accélération centrifuge est la conséquence du changement de direction appliqué à un corps en mouvement, engendré par une force centripète.

Calcul de la force centrifuge

Vitesse angulaire :
Masse :
Précision

Vitesse tangentielle : 
25,0 m/s
Accélération centrifuge :
1 250,0 m/s2
Soit : 
127,5 g *
Force centrifuge : 
3 750,0 N
Soit : 
382,4 kgf *
Force centrifuge

Lorsqu'on fait un calcul de force centrifuge, c'est en fait généralement pour calculer la force centripète, qui est son exact opposé.



Le système international des unités (S.I) exprime de manière usuelle les longueurs (ici, diamètre ou rayon) en mètre, les angles en radian, les masses en kilogramme, et les forces en Newton. De ce fait, l'accélération s'exprime en mètre par seconde au carré (m/s² ou m.s-2)

* g et kgf

Dans la 4ème ligne des résultats, l'unité "g" correspond à la gravité terrestre. 1 g est égal à une fois la pesanteur sur Terre, 2 g est égal à 2 fois la pesanteur terrestre, etc...

Dans la 6ème ligne des résultats, l'unité "kgf" est une ancienne unité qui a l'avantage d'être assez parlante puisque qu'un kilogramme-force correspond à la force (poids) exercée par une masse de un kilogramme en direction du sol, au niveau de l'altitude 0 sur Terre. Même si cette unité est désuette, elle offre une meilleure idée du résultat, plus facile à percevoir.

Accélération centrifuge

L'accélération centrifuge donne des valeurs exprimées en mètre par seconde au carré. Elle s'oppose automatiquement à l'accélération centripète. C'est cette dernière qui en est l'initiatrice.

C'est l'équilibre entre l'accélération centrifuge et la gravité, dit encore accélération gravitationnelle, qui permet aux satellites de se maintenir autour de la Terre. La gravité tend à faire chuter les satellites tandis que l'accélération centrifuge tend à les éjecter dans l'espace.

Effet centrifuge

"L'effet centrifuge" est l'expression synonyme de "la force centrifuge". Cet effet ou force résulte du changement de trajectoire imposé par une force contraire, la force centripète

L'effet centrifuge est dû à la résistance par inertie au changement de trajectoire tangentielle. C'est-à-dire qu'une masse en mouvement se déplace en ligne droite tant qu'elle n'est soumise à aucune autre force, mais dès lors qu'une force (perpendiculaire) à sa trajectoire intervient, il y a changement de direction et donc une résistance par inertie de cette masse à ce changement qui se traduit par cet effet ou cette force dite centrifuge.

Pour reprendre l'exemple du satellite autour de la Terre, si l'attraction terrestre venait à s'arrêter instantanément, le satellite continuerait selon une trajectoire en ligne droite, tangente au cercle décrit précédemment. L'effet centrifuge s'arrêterait tout aussi instantanément.

L'effet centrifuge est une réaction par résistance inertielle à la force centripète qui l'engendre.

ou encore :

L'effet centrifuge est la résistance au changement de direction imposé par la force centripète, dû à l'inertie de la masse.

Elle est parfaitement perceptible sur un tourniquet ou tout simplement lors d'un virage en voiture.

Force centripète

Dans le cas d'un satellite en orbite autour de la Terre, la force centripète est fournie par la gravité terrestre (et de manière quasi-infinitésimale par la gravité du satellite sur la Terre).

Dans une voiture, la force de guidage des roues se transmet jusqu'au siège sur lequel nous sommes assis, qui apporte la poussée latérale nécessaire pour changer de direction. Cette poussée latérale est la force centripète. C'est elle que nous ressentons.

Vitesse de rotation, vitesse angulaire

Une vitesse de rotation est une vitesse angulaire. Les deux expressions sont équivalentes. La première fait penser à un grand nombre de tours autour d'un axe, tandis que la seconde semble limitée à un arc de cercle. Dans les calculs pour la force centrifuge, la subtilité entre les deux n'entre pas en ligne de compte.