Boundless Physics

Vue d’ensemble du mouvement circulaire non uniforme

Le mouvement circulaire non uniforme désigne un changement de la vitesse d’une particule se déplaçant le long d’une trajectoire circulaire.

Qu’entendons-nous par mouvement circulaire non uniforme ? La réponse se trouve dans la définition du mouvement circulaire uniforme, qui est un mouvement circulaire à vitesse constante. Il s’ensuit alors que le mouvement circulaire non uniforme dénote un changement de la vitesse de la particule qui se déplace le long de la trajectoire circulaire. Notez en particulier le changement des tailles du vecteur vitesse, dénotant un changement de la magnitude de la vitesse.

Diagramme du mouvement circulaire non uniforme : Dans un mouvement circulaire non uniforme, la magnitude de la vitesse angulaire change avec le temps.

Le changement de direction est comptabilisé par l’accélération radiale ( accélération centripète ), qui est donnée par la relation suivante : \text{a}_\text{r} = \frac{\_v}^2}{\text{r}}. La modification de la vitesse a des conséquences sur l’accélération radiale (centripète). Il y a deux possibilités :

1 : Le rayon du cercle est constant (comme dans le mouvement le long d’un rail circulaire ou d’une voie automobile). Un changement de \text{v} modifiera l’ampleur de l’accélération radiale. Cela signifie que l’accélération centripète n’est pas constante, comme c’est le cas pour un mouvement circulaire uniforme. Plus la vitesse est élevée, plus l’accélération radiale est importante. Une particule se déplaçant à une vitesse plus élevée aura besoin d’une plus grande force radiale pour changer de direction et vice-versa lorsque le rayon de la trajectoire circulaire est constant.

2 : La force radiale (centripète) est constante (comme un satellite tournant autour de la terre sous l’influence d’une force de gravité constante). Le mouvement circulaire ajuste son rayon en fonction des changements de vitesse. Cela signifie que le rayon de la trajectoire circulaire est variable, contrairement au cas du mouvement circulaire uniforme. Dans tous les cas, l’équation de l’accélération centripète en termes de « vitesse » et de « rayon » doit être satisfaite. La chose importante à noter ici est que, bien que le changement de vitesse de la particule affecte l’accélération radiale, le changement de vitesse n’est pas affecté par la force radiale ou centripète. Nous avons besoin d’une force tangentielle pour affecter le changement de la magnitude d’une vitesse tangentielle. L’accélération correspondante est appelée accélération tangentielle.

Dans un cas comme dans l’autre, la vitesse angulaire dans un mouvement circulaire non uniforme n’est pas constante puisque \omega = \frac{\text{v}}{\text{r}} et \text{v} varie.