Mécanique et machines simples · Physique AP 1 Unité 3 (Movement circulaire)
Simulateur de mouvement circulaire et de force centripète
Simuler la force centripète Fn=mv²/r, pont convexe sans poids décollage, pont concave stress routier excessif, et montagnes russes limites de boucle verticale.
- Côté client
- Pas d'inscription
- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
m
m/s
kg
Dérivations et métriques en direct
Accel centripète
--
Force centripète
--
Force normale N
--
Velocité critique
--
Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Version pour enfants primaires :La Terre Orbit et le jeu des saisons pour les enfants
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : A 1000kg voiture traverse un pont convexe (R=50m) au 10mQuelle est la force normale à l'apex ? (g=10m/s²)
Dérivation étape par étape :
- Équilibre Apex: mg - N = mv²/R => N = 1000*(10 - 100/50) = 8000N.
Problème travaillé
Problème : Une boucle de montagnes russes a un rayon 10m. Quelle est la vitesse minimale au sommet pour éviter la chute? (g=10m/s²)
Dérivation étape par étape :
- A l'apex critique, N=0: mg = mv²/R => v_min = sqrt(gR) = sqrt(10*10) = 10m/s.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1 : Les mouvements circulaires uniformes sont-ils vraiment uniformes? Expliquez pourquoi.
Clé de réponse : C'est pas vrai. Alors que la vitesse linéaire est constante, la direction de la vitesse change continuellement, nécessitant une accélération continue vers l'intérieur.
Q2. Variante 2: Pourquoi les rails extérieurs sont-ils inclinés sur des courbes? Que se passe-t-il si la vitesse dépasse la limite de conception?
Clé de réponse : Les rails inclinés inclinent la force normale pour fournir une force centripète sans frottement de la bride de roue. Force de survitesse les brides de roue contre le rail extérieur.
Q3. Variante 3 : Quel principe physique permet aux séchoirs à linge d'extraire de l'eau ?
Clé de réponse : Effet centrifuge. Au fur et à mesure que la vitesse de rotation augmente, la force centripète requise dépasse l'adhérence en tissu d'eau, jetant les gouttelettes tangentiellement à travers les trous du tambour.
Foire aux questions et idées fausses
La "force centrifuge" est-elle une vraie force physique ?
C'est pas vrai ! Dans un cadre inertiel, seule la force centripète existe. Le mouvement vers l'extérieur est dû à l'inertie portant la masse le long de la tangente lorsque la force vers l'intérieur est insuffisante.
La force nette fonctionne-t-elle en mouvement circulaire uniforme?
Zéro travail ! La force centripète est strictement perpendiculaire au déplacement instantané en tous points, de sorte que W = F*s*cos(90°) = 0.
Pourquoi les freins deviennent-ils inefficaces si une voiture roule au-dessus d'une crête de pont convexe?
Des vitesses plus élevées diminuent la force normale N, réduisant la friction maximale des pneus f=μN. À la vitesse de décollage N=0, la friction disparaît complètement.
Combien de forces agissent sur un bob de pendule conique ?
Deux seulement : gravité G et tension de corde T. La force centripète est leur vecteur résultant (mg*tan). Ne dessinez jamais une force centripète séparée sur le diagramme!