French scientific reader (1894) III - VI: Centrifugal force

Monday, January 31, 2011

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III. FORCE CENTRIFUGE.

C'EST la force en vertu de laquelle les corps animés d'un mouvement de rotation tendent à s'éloigner du centre de rotation. Pour produire cette force, il suffit de faire tourner rapidement une pierre ou une balle de plomb attachée à l'extrémité d'une corde, dont on tient l'autre extrémité dans la main; on voit alors la corde se tendre et d'autant plus que le mouvement de rotation est plus rapide.

Recherchons la cause de cet effet. Si la pierre était abandonnée à elle-même, il est évident qu'à ce moment elle suivrait l'impulsion dont elle est animée, mais elle ne peut fuir, maintenue que'elle est par la corde. D'un autre côté, puisque la corde se tend, il faut bien qu'à son tour la pierre exerce une certaine traction sur cette corde, absolument comme si elle était soumise à l'action d'une force qui tendraid à l'éloigner du cercle qu'elle décrit. Cette force se nomme, par suite, la force centrifuge.

Si la corde, qui force la pierre à décrice un cercle, vient à se briser, la force centrifuge est subitement anéantie et le mouvement, qui anime alors la pierre, n'est que la continuité de celui qui l'entraînait au moment où elle a cessé de décrire le cercle. On peut démontrer l'existence de cette force centrifuge par un grand nombre d'exemples dont nous citerons les plus intéressants.


IV. FRONDE.


CHACUN connaît la fronde, qui sert à lancer les pierres. On sait qu'elle consiste en une lanière de cuir assez large au milieu et se rétrécissant graduellement aux extrémités auxquelles sont attachés deux cordons; on emprisonne une pierre dans la lanière, puis, passant le doigt du milieu dans la boucle formée par un des cordons, on maintient l'autre avec le pouce et l'index. Alors, on imprime à l'appareil un mouvement rapide de rotation autour de la main. Les cordons se tendent, sous l'influence de la force centrifuge, et lorsqu'on juge l'impulsion suffisante, on lâche un des cordons; la pierre abandonne la cirfonférence et s'échappe par la tangente; mais en vertu de la pesanteur, elle ne tarde pas à décrire l'espèce de courbe désignée, par les mathématiciens, sous le nom de parabole et à aller tomber à une certaine distance du point de départ. Toute l'adresse du frondeur consiste à abandonner la pierre à un instant convenable, pour qu'elle puisse gagner le point qu'il s'est proposé d'atteindre.


V. EMPLOI DE L'EAU POUR DÉMONTRER L'EXISTENCE DE LA FORCE CENTRIFUGE.

ON prend un pinceau un peu fort et on le trempe dans l'eau; lorsque le crin a été sufissament imbibé, on retire le pinceau de l'eau et l'on roule le manche entre les deux mains, de manière à produire un mouvement circulaire; on voit alors l'eau abandonner le crin, en produisant une espèce de gerbe à convexité supérieure. Cette expérience s'exécute d'une manière plus élégante en employant le procédé suivant. On suspend, à trois cordons d'égale longueur, un vase hémisphérique, on tord ces cordons, on les maintient dans la position que leur a été communiquée par la torsion et, pendant ce temps-là, on remplit le vase d'eau jusqu'au bord. Si alors on vient à abandonner les cordons, ils se détordent et communiquent au vase un mouvement de rotation, sous l'influence duquel le liquide abandonne le vase, en formant une gerbe qui se précipite vers le sol. Le mouvement que contracte l'eau, dans ces deux expériences, permet d'expliquer les étourdissements que déterminent certains exercices où l'on tourne rapidement, tels que le jeu de bague, l'escarpolette, car alors le sang tend à s'éloigner du centre de rotation.

VI. LA FORCE CENTRIFUGE REND COMPTE DE L'EXPÉRIENCE SUIVANTE.

SUSPENDONS un seau plein d'eau à l'extrémité d'une corde et faisons-le tourner comme une fronde, le vase restera plein, quoiqu'il soit complètement renversé quand il est en haut du cercle. Pour que l'eau soit ainsi soustraite à l'action de la pesanteur, il faut qu'une force au moins égale et de sens contraire intervienne; c'est la force centrifuge.

VII. CHEMIN DE FER AÉRIEN À FORCE CENTRIFUGE.

LE jouet suivant est un exemple curieux des effets de la force centrifuge. C'est un petit chemin de fer (Fig. 5) formé par deux rails parallèles qui forment d'abord une pente assez raide, puis se contournent en un hélice, dont l'axe est horizontal. Un petit chariot dans lequel on peut placer soit un vase plein d'eau, soit une pièce de monnaie, part du point le plus élevé et roule sur la pente, mais il est bientôt obligé de suivre les rails courbés que lui sont offerts,

et alors il les presse de dedans en dehors par l'effet de la force centrifuge. On a donné au point de départ une hauteur suffisante pour que cette force centrifuge puisse équilibrer le poids du chariot qui, en sortant de la spire, remonte sur une deuxième pente où sa vitesse est bientôt détruite.

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