MECANIQUE RATIONNELLE

07.12.2014 Views

UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI → 0 V ( G) = −−→ 0 d OG dt = • ⎧ −−→ ⎪ β 2 → d OG −−→ • 0 + Ω 2 ∧ OG= ⎨α sin β ∧ dt • ⎪ ⎪α cos β R2 R ⎩ 2 ⎧a ⎪ ⎨0= ⎪ ⎩0 R 2 ⎧ 0 ⎪ • ⎨ aα cos β • ⎪ ⎩− aα sin β → σ ( S 0 2 / R ⎡A ) = ⎢ ⎢ 0 R ⎢⎣ 0 0 2 0 B 0 0 ⎤ 0 ⎥ ⎥ . C⎥⎦ • ⎧ ⎪ β • ⎨α sin β + • ⎪ ⎪α cos β R ⎩ 2 ⎧a ⎪ M ⎨0 ⎪ R ⎩0 2 ⎧ 0 ⎪ • ∧ ⎨ aα cos β • ⎪ R ⎩− aα sin β 2 → • → • → • → • → • → 2 2 0 ( S 2 / R0 ) = A β x2 + Bα sin β y2 + Cα cos β z2 + Ma α sin β y2 + Ma α cos β z2 σ → • → • → • → 2 2 0 ( S 2 / R0 ) = A β x2 + ( B + Ma ) α sin β y2 + ( C + Ma ) α cos β z2 σ 0 3. Moment dynamique de l’hélice par rapport à l’axe ( O, z0 ) : z0 • ( S 2 ) R dans → → → δ Le moment dynamique est déduit à partir du moment cinétique par : 2 R2 → 0 0 0 d σ ( S 2 / R0 ) δ ( S 2 / R0 ) = ⇔ dt → → z → 0 δ ( S 0 • 2 / R ) = z 0 → d 0 • 0 → 0 σ ( S dt 2 / R ) 0 → 0 d z0 • → 0 σ ( S dt 2 / R ) 0 = d 0 ⎛ ⎜ z ⎝ → → 0 0 • σ ( S 2 dt ⎞ / R0 ) ⎟ → ⎠ 0 − σ ( S 2 → 0 d z / R0 ). dt 0 = d 0 ⎛ ⎜ z ⎝ → → 0 0 • σ ( S2 dt / R 0 ⎞ ) ⎟ ⎠ car : → 0 d z dt 0 → = 0 ce qui donne : → → 0 z0 • δ ( S 2 / R 0 ) = d 0 ⎛ ⎜ z ⎝ → → 0 0 • σ ( S 2 dt / R 0 ⎞ ) ⎟ ⎠ d 0 ⎛ ⎜ z ⎝ → → 0 ⎞ 0 • σ ( S 2 / R0 ) ⎟ 0 ⎠ d → ⎛ = ⎜ z0 • dt dt ⎝ • → ⎛ ⎜ A β x2 + ⎝ • → • 2 2 ( B + Ma ) α sin β y2 + ( C + Ma ) • → → 2 2 ( B + Ma ) α sin β ( z • y ) + ( C + Ma ) → α cos β z → 0 d • → → • 0 ⎛ δ ( S 2 / R0 ) = ⎜ A β ( z0 • x2 ) + 0 2 α cos β z dt ⎝ → → → z0 • ( 0 • z2 2 ⎞⎞ ⎟⎟ ⎠⎠ ) ⎟ ⎠ ⎞ 322

UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI → → ( 0 2 = or nous avons : z • x ) 0 ; → → π → → z 0 • y ) = cos( − β ) = sin β ; ( z 0 • z 2 ) = cos β 2 ( 2 • 2 2 2 ( B + Ma ) α sin β + ( C + Ma ) → → 0 d • 0 ⎛ 2 ⎞ z0 • δ ( S2 / R0 ) = ⎜ α cos β ) ⎟ dt ⎝ ⎠ 2 2 ( Bsin β + C ) → → 0 d • 0 ⎛ z0 • δ ( S 2 / R0 ) = ⎜α cos β + Ma dt ⎝ 2 ⎟ ⎠ ⎞ 4. Moment cinétique du balourd par rapport à et exprimé dans R ; R0 2 Le balourd est une masse ponctuelle, son moment cinétique est donné par : ⎧a → −→ → −→ −→ −→ → → 0 0 ⎪ σ ( P / R0 ) = OP∧ mV ( P) , avec : OP = OG+ GP = a x2 + b z2 = ⎨0 ⎪ R ⎩b 2 → 0 V ( P) = −→ 0 d OP dt = • ⎧ −→ ⎪ β 2 → d OP −→ • 0 + Ω 2 ∧ OP= ⎨α sin β ∧ dt • ⎪ ⎪α cos β R2 R ⎩ 2 ⎧a ⎪ ⎨0 ⎪ ⎩b = R • ⎧ ⎪ bα sin β • • ⎨ aα cos β − b β • ⎪ ⎪aα sin β ⎩ 2 ⎧a → 0 ⎪ σ ( P / R0 ) = ⎨0 ⎪ R ⎩b 2 ∧ • ⎧ ⎪ bα sin β • m ⎨ aα cos β − b β • ⎪ ⎪aα sin β R ⎩ 2 • = m • • ⎧ ⎛ ⎞ ⎪− b⎜aα cos β − b β ⎟ ⎪ ⎝ ⎠ • • 2 2 ⎨ b α sin β − a α sin β ⎪ • • ⎛ ⎞ ⎪ a⎜aα cos β − b β ⎟ ⎪ ⎝ ⎠ R ⎩ 2 → 0 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ σ ( P / R0 ) z ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ → 0 • • → • • → • • → 2 2 = mb⎜b β − aα cos β ⎟ x2 + m⎜b α sin β − a α sin β ⎟ y2 + ma⎜aα cos β − b β ⎟ 2 2 2 ( b − a ) ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ σ ( P / R0 ) z ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ • • → • → • • → = mb⎜b β − aα cos β ⎟ x2 + mα sin β y2 + ma⎜aα cos β − b β ⎟ 2 5. Energie cinétique totale du système par rapport au repère R 0 . E L’énergie cinétique du système est égale à la somme des énergies cinétiques de chaque solide par rapport au même repère. ( ∑ / R0 ) = EC ( S1 / R0 ) + EC ( S2 / R0 ) EC ( S3 / R0 ) C + 323

UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique<br />

Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3<br />

A.KADI<br />

→ →<br />

(<br />

0 2<br />

=<br />

or nous avons : z • x ) 0 ;<br />

→ →<br />

π<br />

→ →<br />

z<br />

0<br />

• y ) = cos( − β ) = sin β ; ( z<br />

0<br />

• z<br />

2 ) = cos β<br />

2<br />

(<br />

2<br />

•<br />

2 2<br />

2<br />

( B + Ma ) α sin β + ( C + Ma )<br />

→ →<br />

0<br />

d<br />

•<br />

0<br />

⎛<br />

2 ⎞<br />

z0 • δ ( S2<br />

/ R0<br />

) = ⎜<br />

α cos β ) ⎟<br />

dt ⎝<br />

⎠<br />

2<br />

2<br />

( Bsin<br />

β + C )<br />

→ →<br />

0<br />

d<br />

•<br />

0<br />

⎛<br />

z0 • δ ( S<br />

2<br />

/ R0<br />

) = ⎜α<br />

cos β + Ma<br />

dt ⎝<br />

2<br />

⎟ ⎠<br />

⎞<br />

4. Moment cinétique du balourd par rapport à et exprimé dans R ;<br />

R0<br />

2<br />

Le balourd est une masse ponctuelle, son moment cinétique est donné par :<br />

⎧a<br />

→<br />

−→ →<br />

−→ −→ −→ → →<br />

0<br />

0<br />

⎪<br />

σ ( P / R0<br />

) = OP∧<br />

mV ( P)<br />

, avec : OP = OG+<br />

GP = a x2<br />

+ b z2<br />

= ⎨0<br />

⎪<br />

R ⎩b<br />

2<br />

→<br />

0<br />

V<br />

( P)<br />

=<br />

−→<br />

0<br />

d OP<br />

dt<br />

=<br />

•<br />

⎧<br />

−→<br />

⎪<br />

β<br />

2<br />

→<br />

d OP<br />

−→ •<br />

0<br />

+ Ω<br />

2<br />

∧ OP=<br />

⎨α<br />

sin β ∧<br />

dt<br />

•<br />

⎪<br />

⎪α<br />

cos β R2<br />

R ⎩<br />

2<br />

⎧a<br />

⎪<br />

⎨0<br />

⎪<br />

⎩b<br />

=<br />

R<br />

•<br />

⎧<br />

⎪<br />

bα<br />

sin β<br />

•<br />

•<br />

⎨ aα<br />

cos β − b β<br />

•<br />

⎪<br />

⎪aα<br />

sin β<br />

⎩<br />

2<br />

⎧a<br />

→<br />

0 ⎪<br />

σ ( P / R0<br />

) = ⎨0<br />

⎪<br />

R ⎩b<br />

2<br />

∧<br />

•<br />

⎧<br />

⎪<br />

bα<br />

sin β<br />

•<br />

m ⎨ aα<br />

cos β − b β<br />

•<br />

⎪<br />

⎪aα<br />

sin β<br />

R ⎩<br />

2<br />

•<br />

= m<br />

•<br />

•<br />

⎧ ⎛<br />

⎞<br />

⎪−<br />

b⎜aα<br />

cos β − b β ⎟<br />

⎪<br />

⎝<br />

⎠<br />

•<br />

•<br />

2<br />

2<br />

⎨ b α sin β − a α sin β<br />

⎪ •<br />

•<br />

⎛<br />

⎞<br />

⎪ a⎜aα<br />

cos β − b β ⎟<br />

⎪ ⎝<br />

⎠<br />

R ⎩<br />

2<br />

→<br />

0<br />

⎛<br />

⎞ ⎛<br />

⎞ ⎛<br />

⎞<br />

σ ( P / R0<br />

)<br />

z<br />

⎝<br />

⎠ ⎝<br />

⎠ ⎝<br />

⎠<br />

→<br />

0<br />

• •<br />

→<br />

•<br />

•<br />

→<br />

•<br />

• →<br />

2<br />

2<br />

= mb⎜b<br />

β − aα<br />

cos β ⎟ x2<br />

+ m⎜b<br />

α sin β − a α sin β ⎟ y2<br />

+ ma⎜aα<br />

cos β − b β ⎟ 2<br />

2 2<br />

( b − a )<br />

⎛<br />

⎞<br />

⎛<br />

⎞<br />

σ ( P / R0<br />

)<br />

z<br />

⎝<br />

⎠<br />

⎝<br />

⎠<br />

• •<br />

→ •<br />

→<br />

•<br />

• →<br />

= mb⎜b<br />

β − aα<br />

cos β ⎟ x2<br />

+ mα<br />

sin β y2<br />

+ ma⎜aα<br />

cos β − b β ⎟ 2<br />

5. Energie cinétique totale du système par rapport au repère R 0<br />

.<br />

E<br />

L’énergie cinétique du système est égale à la somme des énergies cinétiques de chaque<br />

solide par rapport au même repère.<br />

( ∑ / R0 ) = EC<br />

( S1<br />

/ R0<br />

) + EC<br />

( S2<br />

/ R0<br />

) EC<br />

( S3<br />

/ R0<br />

)<br />

C<br />

+<br />

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