Meilleure réponse
Il est préférable de répondre à votre question avec un exemple facile à comprendre. Voyons ce qui se passe lorsque je balance une balle attachée au-dessus de ma tête en cercle.
Nous devons ignorer la gravité pour le moment. La seule force agissant sur la balle est la force de tension de la corde. Cette force est toujours dirigée radialement vers lintérieur le long de la corde, vers ma main. En dautres termes, la force agissant sur un objet attaché se déplaçant selon une trajectoire circulaire est toujours dirigée vers le centre de ce cercle. De plus, la vitesse de la balle est constante en magnitude (vitesse) et est toujours tangente au cercle.
Supposons que je balance plus vite et que jaugmente lentement le nombre de tours, la balle aller plus vite, et cest accélération angulaire.
Lorsquil y a accélération, il y a de la force. Pour quun objet subisse une accélération centripète, il faut lui appliquer une force centripète. Le vecteur de cette force est similaire au vecteur accélération: il est de grandeur constante et pointe toujours radialement vers lintérieur au centre du cercle, perpendiculairement au vecteur vitesse. La tension dans la corde est ce qui fournit la force centripète dans notre exemple.
Laccélération centripète correspond à un changement de la direction de la vitesse plutôt quà un changement de lamplitude de la vitesse (vitesse). Supposons que je balance la balle attachée à une rotation constante par seconde, il ny a ni accélération angulaire ni accélération tangentielle. Mais il y a une accélération centripète . La balle attachée suit une trajectoire circulaire. Son vecteur de vitesse change. La direction dans laquelle elle pointe change à chaque instant alors que je la balance et que laccélération est dirigée vers lintérieur vers mes mains.
Ensuite, alors que je balance la balle captive au-dessus de ma tête en cercle, supposons que je la laisse aller , il ny a plus de force centripète agissant sur le ballon. Ceci est conforme à la première loi du mouvement: lorsquaucune force nette nagit sur un objet, il se déplacera avec une vitesse constante. Donc, quand je lâche prise la corde, la balle se déplacera en ligne droite, tangente au cercle avec la vitesse quelle avait quand je lai relâchée. Il aura une accélération tangentielle le long de sa trajectoire circulaire égale à le rayon multiplié par laccélération angulaire.
Parce que laccélération centripète est dirigée le long du rayon, elle est également connue sous le nom daccélération radiale .
Réponse
A2A: Quelle est la différence entre les accélérations tangentielle, angulaire et centripète et quand un corps se déplaçant en cercle les possédera-t-il?
Supposons que vous ayez un rotor qui tourne. La vitesse de rotation peut être exprimée en plusieurs unités différentes: RPM, degrés par seconde, radians / min, révolutions par jour. Si ce taux de rotation change avec le temps, alors il y a une accélération angulaire. Cette accélération angulaire pourrait également être exprimée avec de nombreuses unités différentes. Cela pourrait être des degrés par seconde par heure, ce qui signifie que chaque heure, la vitesse angulaire augmenterait de tant de degrés par seconde. La vitesse du moteur d’une voiture peut augmenter à 500 tr / min par seconde. Pour les problèmes de dynamique, nous utilisons souvent rad / s par seconde. Cest donc rad / s ^ 2. Dans ce cas, chaque point du rotor connaît la même accélération angulaire.
Maintenant, si nous regardons un point du rotor à une certaine distance r de laxe, alors il aura une accélération tangentielle le long de sa circulaire chemin égal à r fois laccélération angulaire du corps. Nous utilisons souvent le symbole grec, alpha, pour laccélération angulaire. Supposons alpha = 4 rad / s ^ 2 et r = 0,5 m. Alors ce point aura une accélération tangentielle de 2 m / s ^ 2. Cest la même unité daccélération que celle que nous utilisons pour la gravité (9,81 m / s ^ 2). Ce 2 m / s ^ 2 peut être interprété comme la vitesse changeant de 2 m / s chaque seconde. Chaque point du rotor, à lexception des points situés juste sur laxe de rotation, aura une accélération tangentielle chaque fois que le rotor dans son ensemble a une accélération angulaire.
Laccélération centripète est une accélération qui correspond plutôt au changement de direction de la vitesse que de changer la vitesse (la grandeur de la vitesse). Considérons le même point sur le rotor à r = 0,5 m. Supposons que le rotor tourne à une vitesse constante de 3 rad / s. Il ny a pas daccélération angulaire ni daccélération tangentielle. Mais il y a une accélération centripète. Le point suit une trajectoire circulaire. Son vecteur de vitesse change. La direction dans laquelle elle pointe change à chaque instant au fur et à mesure quelle fait le tour du cercle. Nous pouvons exprimer ce changement du vecteur vitesse en m / s par seconde.Cest une accélération, et nous écrivons ces unités en m / s ^ 2 tout comme laccélération le long du chemin, sauf que cette fois, laccélération, qui est également un vecteur, est pointée vers lintérieur vers le centre du cercle. Chaque point du rotor, à lexception de laxe, aura une accélération centripète chaque fois que le rotor tourne.