Pourquoi dit on que la force centrifuge est une force fictive ?

[invitebcbe9678]

"La force d'inertie est une force réelle dans un mouvement relatif accéléré, mais elle n’a pas d’existence réelle dans le mouvement absolu."


Mais je ne comprend pas pourquoi. J'espère que quelqu'un pourra m'aider.
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[invitee789e507]

"La force d'inertie est une force réelle dans un mouvement relatif accéléré, mais elle n’a pas d’existence réelle dans le mouvement absolu."

tu pourrais dire où t'as pêché cette phrase ???

[invitebcbe9678]

Dans mon cours de physique

Plus loin, j'ai aussi cette phrase:
"Si le système de référence est extérieur au mobile, la force centripète est réelle et la force centrifuge est virtuelle. Si le système de référence est lié au mobile, c’est l’opposé."

... c'est encore moins clair

[invitead1578fb]

Salut,

il te l'expliquera mieux que moi : http://fr.wikipedia.org/wiki/Forces_d%27inertie

Bonne soirée.
Blable

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee789e507]

"la force d'inertie est une force réelle dans un mouvement relatif accéléré, mais elle n’a pas d’existence réelle dans le mouvement absolu."

je voudrais pas trop m'avancer , mais si un prof explique les choses comme ça , il me semble que c'est grave ; ça mérite un petit coup d'inspection académique ou alors les livres ne sont plus ce qu'ils étaient , si c'est dans ton bouquin que t'as trouvé ça...

En tout cas : quelqu'un est sur un manège qui tourne de plus en plus vite ; à un moment il va être éjecté , comme si une force ( la force centrifuge ) l'avait attiré hors du manège ; c'est une force imaginaire , parce qu'en fait c'est simplement de l'inertie.
Un corps tend à se déplacer en ligne droite , par simple inertie : si ce n'est pas le cas , ça veut dire qu'il y a une force qui l'empêche de suivre une ligne droite , en l'occurrence la personne est entraînée par le manège , mais c'est aussi parce que les forces de frottements ( au niveau de ses chaussures ) la font rester sur le manège ; mais comme le manège tourne de plus en plus vite , à un moment , les forces de frottement ne vont plus être suffisantes pour retenir le gugus sur le manège , et il va partir en ligne droite ( suivant la tangente à sa trajectoire circulaire , tangente tracée depuis l'endroit précis où la perte de contact avec le sol a lieu )
voilà en gros... il n'y a pas une force centrifuge qui nous attire vers l'extérieur du manège , il y a juste une force qui n'est plus suffisante ( la force de frottement ) pour nous empêcher de suivre une trajectoire en ligne droite par simple inertie.

[Pio2001]

On peut essayer de reformuler les phrases du cours.

"La force d'inertie est une force réelle dans un mouvement relatif accéléré, mais elle n’a pas d’existence réelle dans le mouvement absolu."

Lorsqu'on décrit les mouvements en se basant sur un référentiel qui est accéléré, comme dans une voiture qui prend des virages, par exemple, alors le mouvement des objet est soumis à des forces apparentes appelées forces d'inertie, comme la force centrifuge, par exemple, ou l'élan.

Mais ces forces n'apparaissent pas si on se place dans un référentiel galiléen, comme celui du sol, par exemple. Les objets dans la voiture sont soumis à la force du poids et aux forces de frottement avec leurs supports, et cela détermine totalement leur trajectoire. Les forces d'inertie n'apparaissent jamais dans un bilan des forces réalisé dans un référentiel galiléen.

"Si le système de référence est extérieur au mobile, la force centripète est réelle et la force centrifuge est virtuelle. Si le système de référence est lié au mobile, c’est l’opposé."

Cette phrase doit nécessairement appartenir à un contexte où on s'est donné un référentiel "extérieur au mobile" galiléen, et un référentiel lié au mobile, qui est accéléré.

[invitea3eb043e]

On peut réfléchir à la lumière de la physique plus fondamentale : les 4 interactions connues entre particules sont la gravitation entre les masses et l'attraction électrostatique entre les charges plus les 2 interactions nucléaires faible et forte entre noyaux.
Dans la vie pratique, on connait donc la pesanteur et les forces de cohésion de la matière (qui empêche les cordes de casser et les trains de rentrer dans les rails).
La force centrifuge n'est pas de cette nature, elle n'apparaît que via un calcul de changement de référentiel, en ce sens on peut dire qu'elle est fictive.
Ceci dit, dire en lycée que la force est fictive est de nature à brouiller les idées des élèves, la preuve ...

[invitebcbe9678]

Merci pour ces réponses.

Donc, si j'ai bien compris:
Dans un référentiel galiléen on considère un cercle. On le fait tourner sur un axe situé parfaitement au milieu de celui ci.

Si on considère quelques points situés à la périférie de ce cercle. On peut décomposer la force en deux:
- Une dont la direction du vecteur force de chacun de ces point est tangeante à ce cercle.
- Une autre dont la direction du vecteur force est normale à ce vecteur et en direction du centre (force centripète).

La foce centrifuge n'a donc pas d'existence réelle en statique. Mais en dynamique, si on fait la "moyenne" des forces qui s'applique sur un des points de la périphérie de ce cercle. On obtient: un vecteur qui suit la trajectoire de ce cercle, un vecteur correspondant à la force centrifuge et un correspondant à la force centripète.


J'espère que vous comprenez ce que je veut dire. En tout cas, grâce à vous, moi j'ai compris


Par contre je ne comprend pas pourquoi, "quand le référentiel est lié au mobile" on à effectivement une force centrifuge.
"référentiel lié au mobile" veut dire que notre référentiel est en fait la trajectoire circulaire de notre point. Si c'est le cas je comprend bien, on ne considère plus le mouvement circulaire, on a alors une force centrifuge. Mais pourquoi pas de force centripète ??

[Pio2001]

Aïe ! Houlà !

Doucement, reprenons point par point afin de rester bien clairs.

Dans un référentiel galiléen on considère un cercle. On le fait tourner sur un axe situé parfaitement au milieu de celui ci.

Il nous faut un objet concret. Un "cercle" est une figure abstraire dans le vide, sur laquelle ne peut s'exercer aucune force, et dont l'idée de rotation est mathématiquement subtile à définir.

Considérons donc un disque de matière rigide (en bois, par exemple), horizontal, soutenu en l'air par un axe passant par son milieu, et susceptible de tourner sous l'impulsion de l'axe.

Si on considère quelques points situés à la périférie de ce cercle.

Considérons un petit morceau de bois de ce cercle, situé vers le bord. Nous aurons deux cas. Tu semble avoir choisi le plus compliqué, qui est celui où le disque est en train d'être mis en rotation. Il est plus simple de considérer le cas où le disque tourne tout seul sans frottement après avoir été mis en mouvement.

On peut décomposer la force en deux:
- Une dont la direction du vecteur force de chacun de ces point est tangeante à ce cercle.
- Une autre dont la direction du vecteur force est normale à ce vecteur et en direction du centre (force centripète).

Il s'agit donc des forces appliquées à ce morceau de bois.

La première n'existe que pendant la mise en mouvement du disque.
Une fois le disque lancé, elle est nulle.
Elle résulte des forces de cohésion du bois, qui transmet le mouvement de l'axe à l'ensemble du disque, par rigidité. Le petit morceau de bois que l'on considére subit les forces de contact des petits morceaux de bois qui lui sont adjacents.

La seconde est exactement de même nature. Le petit morceau de bois est attaché au disque par les forces de cohésion internes du bois. Seulement elle reste non nulle lorsque le disque tourne tout seul.

Et il y a encore deux autres forces : le poids du morceau de bois, qui l'attire vers le bas, et la réaction des petits morceaux de bois adjacents, qui l'empèchent de tomber. Les poids des petits morceaux de bois s'accumulent de proche en proche et se reportent tous sur l'axe qui soutien le disque.

La foce centrifuge n'a donc pas d'existence réelle en statique.

En statique, par définition, le disque ne tourne pas. Tu veux dire "dans un référentiel immobile par rapport au laboratoire", je suppose.
En effet, il n'y a pas de "force centrifuge" appliquée à ce morceau de bois dans ce référentiel.

Mais en dynamique, si on fait la "moyenne" des forces qui s'applique sur un des points de la périphérie de ce cercle. On obtient: un vecteur qui suit la trajectoire de ce cercle, un vecteur correspondant à la force centrifuge et un correspondant à la force centripète.

J'espère que vous comprenez ce que je veut dire. En tout cas, grâce à vous, moi j'ai compris

Par contre je ne comprend pas pourquoi, "quand le référentiel est lié au mobile" on à effectivement une force centrifuge.
"référentiel lié au mobile" veut dire que notre référentiel est en fait la trajectoire circulaire de notre point. Si c'est le cas je comprend bien, on ne considère plus le mouvement circulaire, on a alors une force centrifuge. Mais pourquoi pas de force centripète ??

Alors tout d'abord, un référentiel, c'est un ensemble de trois axes gradués non coplanaires avec un point d'attache, l'origine, et une horloge (attacher l'horloge au référentiel n'est utile qu'en relativité).
Un objet solide quelconque peut nous donner un référentiel. Les axes et l'origine seront indiqués par des "points" de ce solide (des parties de celui-ci aussi petites que possible).

Le référentiel galiléen "immobile par rapport au laboratoire" dont nous parlons peut être défini par une partie du sol de la pièce.

Par "dynamique", je suppose que tu veux dire "quand on décrit le mouvement dans le référentiel attaché au disque". Le disque est un objet solide, par conséquent, on peut l'utiliser pour définir un référentiel.
Si le disque est en mouvement, les objets immobiles dans le laboratoire vont changer de position sans arrêt par rapport à ce référentiel (devant, derrière etc).

Regardons le mouvement du disque dans son propre référentiel. Imaginons pour cela que nous sommes tout petits, debout au centre du disque.
Par définition, dans le référentiel qui lui est attaché, le disque est parfaitement immobile. On est debout au milieu, on tourne avec lui. Si on regarde au loin, on voit le laboratoire tourner autour de nous, mais le disque ne se déplace pas par rapport à nos pieds. On reste au centre, et le petit morceau de bois au bord du disque reste devant nous sans bouger.

Sur le petit morceau de bois, la force du poids et la réaction des forces de cohésion sont toujours là.

Pendant l'accélération, une force d'inertie est apparue, tangente au bord du disque, qui représente la résistance à la mise en mouvement. Elle est nulle lorsque le disque est lancé et tourne tout seul.

A ce moment, il y a bien une force centrifuge, qui attire le morceau de bois vers l'extérieur.

Pourquoi n'y a-t-il plus de force centripète ? Dans le référentiel galiléen, la force centripète était la force responsable du virage pris en permanence par le morceau de bois pour tourner autour du centre du disque au lieu d'aller tout droit.
A présent, ce morceau de bois est décrit comme immobile. Sa trajectoire est réduite au point où il se trouve. Il n'y a donc plus aucun force centripète qui courberait sa trajectoire, puisqu'il ne bouge pas.

[invite89ebdb79]

Une voiture qui dérape et rate son virage part selon la tangente à la trajectoire ... moralité : la force centrifuge n'existe pas !

Pourquoi ?
Centrifuge veut dire qui s'éloigne du centre, ce qui n'est pas le cas de la voiture ...

En fait elle est soumise à l'inertie ...

[invitebcbe9678]

Merci beaucoup Pio. Tu as deviné ce que j'ai essayé d'expliquer en manquant de rigueur.
Sauf pour "dynamique" mais je vois que j'étais un peu hors sujet.

[stefjm]

Une voiture qui dérape et rate son virage part selon la tangente à la trajectoire ... moralité : la force centrifuge n'existe pas !
Pourquoi ?
Centrifuge veut dire qui s'éloigne du centre, ce qui n'est pas le cas de la voiture ...

Bonsoir,
J'ai un peu de mal avec cette explication qui ne me satisfait pas du tout.

Pourquoi vouloir rendre colinéaires force et trajectoire?
Il y a une intégration temporelle entre force et vitesse qui se traduit par une rotation de 90° dans le cas du mouvement de rotation.

C'est bien la force qu'on qualifie de centrifuge, pas la trajectoire. (et de toute façon, quand on prend la tangente, on fuit bien aussi le centre...)

Bref, il y a un truc qui m'échappe.

[invite2fd3aae1]

Bonsoir, je me permets de remonter ce topic car j'ai une petite question !

Si j'ai bien compris, la force centrifuge n'existe pas physiquement. Elle apparait via un calcul de changement de référentiel si on veut appliquer la 2ème loi de Newton : ΣF = mA dans un référentiel accéléré. Considérer cette force permet de décrire un mouvement en étant soi même dans un référentiel accéléré. Voici ma question :


Je suis immobile sur le sol que je considère comme un référentiel galiléen. Je regarde une personne qui fait tourner une pierre attachée à un fil élastique. De mon point de vue, je ne vois pas un mouvement circulaire mais un mouvement en escargot. De mon référentiel galiléen, qu'elle est la force qui cause l’éloignement progressif de la pierre ? Merci pour votre aide.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Si vous voyez un mouvement en spirale (je suppose que c'est ce que vous voulez dire), c'est que la personne est en train d'accélérer la rotation de la pierre en ajoutant une composante tangentielle à la composante radiale de la force que l'élastique exerce sur la pierre.
Quand la vitesse augmente, la force centripète que l'élastique exerce ne suffit pas à donner à la pierre une accélération centripète suffisante pour que le rayon de courbure de sa trajectoire soit celui d'avant. Le rayon augmente et la trajectoire devient moins incurvée. Ceci étire l'élastique et fait augmenter la force centripète. Si l'accélération tangentielle s'arrête, la vitesse de rotation devient constante et la force centripète et le rayon aussi.
Au revoir.