Une pierre attachée à un fil tourne à vitesse de valeur constante dans…
Exercice d'entraînement · niveau 1 (application) · physique (première), chapitre 4 — Mouvement d'un système · Virages et mouvements circulaires
Énoncé
Une pierre attachée à un fil tourne à vitesse de valeur constante dans un plan horizontal. Le fil casse.
- Avant la rupture, la vitesse est-elle constante ? Et le vecteur vitesse ?
- Quelle est la trajectoire après la rupture ? Justifier.
- Pourquoi dit-on que la « force centrifuge » n'existe pas ici ?
Corrigé
1. La valeur de la vitesse est constante, mais le vecteur vitesse ne l'est pas : sa direction tourne sans cesse. Donc , donc . <br> 2. Après la rupture, plus aucune force horizontale : , donc . La pierre conserve le vecteur vitesse qu'elle avait à l'instant de la rupture : mouvement rectiligne uniforme, le long de la tangente au cercle. <br> 3. Tant que le fil tient, la seule force horizontale est sa tension, dirigée vers la main, donc vers le centre : elle est centripète. Rien ne pousse la pierre vers l'extérieur. La « force centrifuge » n'est que la sensation éprouvée dans le référentiel tournant ; elle n'a pas sa place dans ce bilan.
Piège : dessiner, après la rupture, une trajectoire radiale fuyant le centre. Elle est tangentielle.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.