Mouvement circulaire : testez vos connaissances

Comprendre le mouvement circulaire

Le mouvement circulaire uniforme désigne le déplacement d'un point sur un cercle à vitesse constante en norme. Attention : même si le module de la vitesse ne change pas, la direction du vecteur vitesse change en permanence, car il reste tangent à la trajectoire. Cette variation de direction implique une accélération, appelée accélération centripète, de norme a = v²/r, toujours dirigée vers le centre du cercle. C'est elle qui courbe la trajectoire : sans elle, le point continuerait en ligne droite, conformément au principe d'inertie.

Pour décrire ce mouvement, on utilise la vitesse angulaire ω, exprimée en radians par seconde, reliée à la vitesse linéaire par v = ωr. La période T, durée d'un tour complet, vérifie ω = 2π/T. Une erreur fréquente consiste à croire qu'un objet qui tourne plus vite a nécessairement une plus grande vitesse linéaire : en réalité, à ω donnée, v croît avec le rayon. Deux points d'un même disque en rotation ont la même vitesse angulaire, mais le point le plus éloigné de l'axe possède une vitesse linéaire plus grande.

La confusion la plus répandue concerne la force centrifuge. Dans un référentiel galiléen, aucune force centrifuge n'existe : c'est la force centripète (tension du fil, force gravitationnelle, réaction normale) qui maintient l'objet sur sa trajectoire circulaire. La force centrifuge n'est qu'un effet apparent ressenti dans un référentiel tournant, comme dans une voiture qui prend un virage. Autre piège classique : si le fil d'un pendule conique casse, l'objet ne part pas radialement vers l'extérieur, mais tangentiellement, dans la direction de sa vitesse instantanée.