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Rotation

Fréquence

Supposons une roue qui roule. Lorsque cette roue effectue une rotation complète, elle a parcouru une distance égale à son périmètre.

Rotation et distance parcourue

Pour rappel: le périmètre d'un cercle est donné par la formule suivante:

Formule du périmètre d'un cercle

Supposons que la roue a une vitesse linéaire v. Le temps requis pour effectuer une rotation complète est le périmètre (un changement de position) sur le temps:

Temps d'une rotation

Définissons maintenant une nouvelle quantité: la fréquence de rotation. C'est le nombre de tours qu'une roue fait par unité de temps.

Définition de fréquence de rotation

Le temps d'une rotation a été calculé dans la formule précédente. On peut donc le remplacer par l'expression à droite:

Fréquence en fonction de vitesse linéaire

On peut résoudre cette formule pour la vitesse v, et obtenir une formule pour la vitesse en fonction de la fréquence de rotation et du rayon d'une roue.

Vitesse en fonction de fréquence de rotation

 

Lisez le paragraphe ci-dessous et saisissez les valeurs manquantes.

Une voiture roule à 80 km/h. En mètres par seconde, cette vitesse est, arrondie à l'entier, m/s.

Le rayon des roues de la voiture est de 20 cm (en mètres: m).

Avec ces deux valeurs, on peut calculer la fréquence de rotation des roues (arrondie à l'entier): f = tours par seconde.

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Tours par seconde

Une fréquence de rotation est généralement donnée en tours n par seconde ou tours par minute.

Comme on utilise des mètres par seconde pour la vitesse, il est préférable de convertir les tours par minute en tours par seconde:

Conversion tours par minute à tours par secondeDéfinition de fréquence

On peut alors lier cette formule à celle qu'on a trouvé précédemment:

Vitesse linéaire en fonction de nombre de tours et de temps.

 

Lisez le paragraphe ci-dessous et saisissez les valeurs manquantes.

Une roue qui roule effectue 100 rotations toutes les 5 secondes. Le rayon de cette roue est de 10 cm.

n = tours

Δt = s

r = m

La vitesse linéaire de la roue est donc, arrondie à l'unité, m/s.

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