MECANIQUE RATIONNELLE
UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI Finalement la vitesse du point P dans le repère R i s’écrit : → → → → ⎛ −−→ i k i i ⎞ V ( P) = V ( P) + ⎜V ( Ok ) + Ω k ∧ Ok P⎟ qui s’écrit aussi sous la forme : ⎝ ⎠ → → → i k i V ( P) = V ( P) + V ( P) k → V i (P) → V k (P) → V i k (P) : vitesse absolue du point P pour un observateur lié Ri : vitesse relative du point P par rapport à Rk en mouvement par rapport à : Vitesse d’entraînement du point P s’il était immobile dans R k . Ri 8.1.1. Propriétés mathématiques du vecteur V i (P) → i k • V ( P) = −V ( P) : antisymétrique par rapport aux indices donc aux repères ; k → → i j i • V ( P) = V ( P) + V ( P) k → k i 8.2. Loi de composition des accélérations → j → i L’accélération absolue γ (P) du point P se déduit à partir de la vitesse absolue : → → → i i i k i i i i i d V ( P) d V ( P) d V ( Ok ) d ( Ω k ∧ Ok P) γ ( P) = = + + dt dt dt dt Développons chacun des trois termes : → → i k k k → → → → → d V ( P) d V ( P) i k k i k i) = + Ω k ∧V ( P) = γ ( P) + Ω k ∧V ( P) ; dt dt → i i → d V ( Ok ) i ii) = γ ( Ok ) ; dt → k → → −−→ iii) → i k i d ( Ω dt −−→ ∧ O P) k = = d d i i → i k Ω dt → i k Ω dt ∧ O ∧ O −−→ k −−→ k → i k P+ Ω → i k P+ Ω ⎛ ⎜ d ∧ ⎜ ⎝ −−→ i d Ok P ∧ dt k −−→ → ⎞ O −−→ k P i ⎟ + Ω k ∧ Ok P dt ⎟ ⎠ = d i → i k Ω dt ∧ O −−→ k → i k P+ Ω ⎛ ∧ ⎜V ⎝ → k → i k ( P) + Ω ∧ O −−→ k ⎞ P⎟ ⎠ 233
UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI La somme des trois termes donne : → → → i k i k i γ ( P) = γ ( P) + Ω ∧V ( P) + γ ( O k → → k → i k i d Ω ) + dt ∧ O −−→ k → i k P+ Ω ⎛ ∧ ⎜V ⎝ → k → i k ( P) + Ω ∧ O −−→ k ⎞ P⎟ ⎠ → → → ⎛ → i i → → ⎞ → → i k ⎜ i d Ω −−→ −−→ k i i ⎟ i k γ ( P) = γ ( P) + ⎜γ ( Ok ) + ∧ Ok P+ Ω k ∧ ( Ω k ∧ Ok P) + 2Ω k ∧V ( P) dt ⎟ ⎝ ⎠ Cette expression peut s’écrire sous une forme réduite : → → i k i γ ( P) = γ ( P) + γ ( P) + γ ( P) → i → k → C γ (P) : accélération absolue du point P (par rapport à fixe) → k γ (P) : accélération relative du point P (par rapport au repère ) → → → i i −−→ → → −−→ i i d Ω k i i γ k ( P) = γ ( Ok ) + ∧ Ok P+ Ω k ∧ ( Ω k ∧ Ok P) : accélération d’entraînement du repère Rk dt R i R k → i k γ ( P) = 2Ω ∧V ( P) C → k → : accélération de Coriolis ( accélération complémentaire) L’accélération de Coriolis est une composition entre la vitesse de rotation par rapport au repère R et la vitesse relative (P) du point P. i L’accélération de coriolis du point P est nulle, si et seulement si : → V k → Ω i k du repère Rk i - La vitesse de rotation du repère relatif par rapport au repère absolue est nulle : Ω = 0 ; - La vitesse relative du point P est nulle : V k (P) = 0 ; - La vitesse de rotation est colinéaire avec la vitesse relative : Ω // V k ( P) → → → i k → → k → 9. Mouvements particuliers fondamentaux 9.1. Mouvement de translation pur Un solide S ) lié à un repère R ( O , x , y , z ) est dit en mouvement de translation pur ( k → → k → k → k → k par rapport à un repère R ( O , x , y , z ) si les axes de R ( O , x , y , z ) gardent une direction i i i i i → k k k → k → k → k 234
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UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique<br />
Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3<br />
A.KADI<br />
La somme des trois termes donne :<br />
→<br />
→<br />
→<br />
i<br />
k<br />
i k<br />
i<br />
γ ( P)<br />
= γ ( P)<br />
+ Ω ∧V<br />
( P)<br />
+ γ ( O<br />
k<br />
→<br />
→<br />
k<br />
→<br />
i<br />
k<br />
i<br />
d Ω<br />
) +<br />
dt<br />
∧ O<br />
−−→<br />
k<br />
→<br />
i<br />
k<br />
P+ Ω<br />
⎛<br />
∧ ⎜V<br />
⎝<br />
→<br />
k<br />
→<br />
i<br />
k<br />
( P)<br />
+ Ω<br />
∧ O<br />
−−→<br />
k<br />
⎞<br />
P⎟<br />
⎠<br />
→<br />
→ →<br />
⎛<br />
→<br />
i i<br />
→ →<br />
⎞<br />
→ →<br />
i<br />
k ⎜ i d Ω<br />
−−→<br />
−−→<br />
k<br />
i i ⎟ i k<br />
γ ( P)<br />
= γ ( P)<br />
+ ⎜γ<br />
( Ok<br />
) + ∧ Ok<br />
P+ Ω<br />
k<br />
∧ ( Ω<br />
k<br />
∧ Ok<br />
P)<br />
+ 2Ω<br />
k<br />
∧V<br />
( P)<br />
dt<br />
⎟<br />
⎝<br />
⎠<br />
Cette expression peut s’écrire sous une forme réduite :<br />
→<br />
→<br />
i<br />
k<br />
i<br />
γ ( P)<br />
= γ ( P)<br />
+ γ ( P)<br />
+ γ ( P)<br />
→<br />
i<br />
→<br />
k<br />
→<br />
C<br />
γ (P) : accélération absolue du point P (par rapport à fixe)<br />
→<br />
k<br />
γ (P) : accélération relative du point P (par rapport au repère )<br />
→<br />
→ →<br />
i i −−→ → → −−→<br />
i<br />
i d Ω<br />
k<br />
i i<br />
γ<br />
k<br />
( P)<br />
= γ ( Ok<br />
) + ∧ Ok<br />
P+ Ω<br />
k<br />
∧ ( Ω<br />
k<br />
∧ Ok<br />
P)<br />
: accélération d’entraînement du repère Rk<br />
dt<br />
R i<br />
R k<br />
→<br />
i k<br />
γ ( P)<br />
= 2Ω<br />
∧V<br />
( P)<br />
C<br />
→<br />
k<br />
→<br />
: accélération de Coriolis ( accélération complémentaire)<br />
L’accélération de Coriolis est une composition entre la vitesse de rotation<br />
par rapport au repère R et la vitesse relative (P)<br />
du point P.<br />
i<br />
L’accélération de coriolis du point P est nulle, si et seulement si :<br />
→<br />
V k<br />
→<br />
Ω i k<br />
du repère<br />
Rk<br />
i<br />
- La vitesse de rotation du repère relatif par rapport au repère absolue est nulle : Ω = 0 ;<br />
- La vitesse relative du point P est nulle : V k (P) = 0 ;<br />
- La vitesse de rotation est colinéaire avec la vitesse relative : Ω // V k ( P)<br />
→<br />
→<br />
→<br />
i k<br />
→<br />
→<br />
k<br />
→<br />
9. Mouvements particuliers fondamentaux<br />
9.1. Mouvement de translation pur<br />
Un solide S ) lié à un repère R ( O , x , y , z ) est dit en mouvement de translation pur<br />
( k<br />
→<br />
→<br />
k<br />
→<br />
k<br />
→<br />
k<br />
→<br />
k<br />
par rapport à un repère R ( O , x , y , z ) si les axes de R ( O , x , y , z ) gardent une direction<br />
i<br />
i<br />
i<br />
i<br />
i<br />
→<br />
k<br />
k<br />
k<br />
→<br />
k<br />
→<br />
k<br />
→<br />
k<br />
234