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Qu'est-ce que c'est ?

Un mouvement circulaire uniforme est un mouvement dans lequel un objet se déplace sur une circonférence à une vitesse constante. La direction et la vitesse de l'objet sont constamment orientées vers le centre de la circonférence. Par exemple la rotation d'une roue qui tourne à vitesse constante, le mouvement de la Terre autour du Soleil, le mouvement d'un manège de fête foraine, ou le mouvement d'une toupie qui tourne sur elle-même sont des mouvements circulaires uniformes.

Mouvement circulaire uniforme

Ancre 1
Experiment with FizziQ 

Plusieurs expériences facilement réalisables avec un smartphone ou une tablette permettent de mesurer les effets des forces centrifuge et centripète qui s'exercent sur un objet suivant une trajectoire circulaire uniforme :

  1. Un astronaute pourrait-il survivre si il était placé dans une essoreuse à salade ? https://www.fizziq.org/team/astronaute-et-essoreuse

  2. Vérifier la relation entre vitesse de rotation et accélération centripète par mesure simultanée de données de l'accéléromètre et du gyroscope : https://www.fizziq.org/team/en-orbite

  3. Mesure de l'accélération centripète pour un pendule à son point le plus bas : https://www.fizziq.org/team/leibnitz

  4. Athlétisme : vitesse de lancer d'un marteau lors d'un entrainement : https://www.fizziq.org/team/lancer-de-marteau

Experiment with FizziQ 

Dans un mouvement circulaire uniforme, le vecteur vitesse est tangent au cercle de la trajectoire, donc perpendiculaire au rayon durant tout le mouvement. La norm de ce vecteur est constante puisque le mouvement est uniforme. Par contre il n'est pas contant en direction.


Le vecteur accélération pointe constamment vers le centre du cercle, et sa valeur est :

a = v*v/R

v est la vitesse (m.s-1)

R est le rayon du cercle de la trajectoire (m)

a est l'accélération (m.s-2)


La vitesse angulaire est une mesure de la vitesse de rotation de l'objet en mouvement et est représentée par la lettre grecque ω (oméga). Elle est définie comme le changement d'angle θ par unité de temps t, soit ω = θ/t. Dans le MCU, la vitesse angulaire est constante.


L'accélération centripète est l'accélération qui maintient un objet en mouvement circulaire. Elle est dirigée vers le centre de la trajectoire et a une magnitude égale à v^2/r, où v est la vitesse de l'objet. Cette accélération est responsable de la sensation de "tiraillement" ressentie lors d'un virage à grande vitesse dans une voiture.


La période de rotation est le temps nécessaire à un objet en mouvement circulaire pour effectuer une rotation complète. Elle est représentée par T et est déterminée par la formule T = 2πr/v, où π est une constante mathématique (approximativement égale à 3,14). La fréquence de rotation, notée f, est l'inverse de la période de rotation, soit f = 1/T.


Les lois de Kepler décrivent le mouvement des planètes autour du Soleil en utilisant le MCU. La première loi de Kepler stipule que les planètes se déplacent autour du Soleil selon une trajectoire elliptique. La deuxième loi de Kepler indique que la ligne reliant une planète au Soleil balaie des aires égales en des temps égaux, ce qui implique que la planète se déplace plus rapidement lorsqu'elle est plus proche du Soleil. La troisième loi de Kepler établit une relation entre la période de rotation d'une planète autour du Soleil et sa distance au Soleil.

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