MECANIQUE RATIONNELLE
UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI → y 0 → y 0 → y 1 B B 0 θ 0 R → → A x 1 • G 0 G • θ θ O → 1 A x0 O A 0 Solution : x(t) → → → 0 ( 0 0 0 → → → 1( 1 1 1 R O, x , y , z ) repère fixe et R A, x , y , z ) est tel que : → • → • → 0 Ω1 = θ z0 = θ z1 1. Vecteurs : position, vitesse et accélération absolue du point G ; L 2 −−→ −−→ −−→ → → OG = OO1 + O1G = x x0 + cosθ y0 −−→ = OG ⎧ ⎪L x ⎨ cosθ ⇒ ⎪ 2 R ⎩ 0 0 • ⎧ → ⎪ L x • 0 V ( G) = ⎨− θ sinθ ; ⎪ 2 R ⎪ 0 ⎩ 0 •• ⎧ ⎪ x → ⎛ •• • 0 L 2 ⎞ γ ( G) = ⎨− ⎜θ sinθ + θ cosθ ⎟ ; ⎪ 2 ⎝ ⎠ ⎪ 0 R ⎩ 0 2. Théorème de la résultante dynamique au point G ; La résultante des forces extérieures appliquées à la barre est égale à la masse de la barre par l’accélération de son centre d’inertie. Le sol est lisse, alors la réaction au point A est suivant l’axe (O, y) donc normale au plan horizontal. → R A → → + P = mγ 0 ( G) (1) La projection de cette équation vectorielle sur les axes donne : •• •• m x = 0 ⇔ x = 0 (2) • L ⎛ •• 2 ⎞ R Ay − P = −m ⎜θ sinθ + θ cosθ ⎟ (3) 2 ⎝ ⎠ La barre tombe sans vitesse initiale alors : Comme x = Cte • x = 0 ⇒ x = Cte alors le centre d’inertie G de la barre tombe verticalement. 376
UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI L’équation (3) s’écrit : R Ay • L ⎛ •• 2 ⎞ = mg − m ⎜θ sinθ + θ cosθ ⎟ 2 ⎝ ⎠ 3. Théorème du moment dynamique au point G ; Le moment des forces extérieures est égal au moment dynamique de la barre. ∑ M ( Fext ) / G = δ G ( S / R0 ) (4) i → → ⎧ ⎪ ⎪ L sinθ 2 L → −→ → → ∑ M ( Fext ) / G = GA∧ RA = ⎨− cosθ ∧ ⎨RAy = ⎨ 0 = RAy sinθ z0 i 2 2 ⎪ ⎪0 R ⎪⎩ 0 R 0 ⎧ 0 ⎪ ⎪ ⎩ 0 ⎧ ⎪ ⎪L ⎪ R R ⎩ 2 0 Ay 0 sinθ Le moment dynamique est égal à la dérivée du moment cinétique au point G : → → 0 d σ G ( S / R ) → 0 δ G ( S / R0 ) = or nous avons : σ G ( S / R ) = I G dt 2 ⎡mL ⎤ ⎢ 0 0 ⎥⎛ 0⎞ → 12 ⎜ ⎟ mL mL σ G ( S / R0 ) z ⎢ mL ⎥⎜ ⎟ 12 12 0 0 ⎝θ ⎠ R ⎢⎣ 12 ⎥⎦ 2 • → 2 • → = ⎢ ⎥ ⎢ 0 0 0 ⎥⎜ 0⎟ = θ z1 = θ 0 2 • 1 → → 0 2 d σ •• → G ( S / R0 ) mL δ G ( S / R0 ) = = θ z0 dt 12 → 0 0 . Ω1 L L En égalisant les deux expressions on obtient : R 2 •• θ R = mL Ay (5) 6 sinθ Ay 2 mL •• sinθ = θ 12 •• 4. Expression de l’accélération angulaire θ en fonction de L, , θ et g . θ • En remplaçant l’expression de décrivant la chute de la barre : R Ay dans l’équation (3) on déduit l’équation différentielle 377
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Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3<br />
A.KADI<br />
→<br />
y<br />
0<br />
→<br />
y 0<br />
→<br />
y 1<br />
B<br />
B 0<br />
θ 0<br />
R → →<br />
A x<br />
1<br />
• G 0<br />
G<br />
•<br />
θ<br />
θ<br />
O → 1 A<br />
x0<br />
O A 0<br />
Solution :<br />
x(t)<br />
→ → →<br />
0<br />
(<br />
0 0 0<br />
→ → →<br />
1( 1 1 1<br />
R O,<br />
x , y , z ) repère fixe et R A,<br />
x , y , z ) est tel que :<br />
→ • → • →<br />
0<br />
Ω1 = θ z0<br />
= θ z1<br />
1. Vecteurs : position, vitesse et accélération absolue du point G ;<br />
L<br />
2<br />
−−→ −−→ −−→ →<br />
→<br />
OG = OO1 + O1G<br />
= x x0<br />
+ cosθ<br />
y0<br />
−−→<br />
=<br />
OG<br />
⎧<br />
⎪L x<br />
⎨ cosθ ⇒<br />
⎪ 2<br />
R ⎩ 0<br />
0<br />
•<br />
⎧<br />
→ ⎪<br />
L x<br />
•<br />
0<br />
V ( G)<br />
= ⎨−<br />
θ sinθ<br />
;<br />
⎪ 2<br />
R<br />
⎪ 0<br />
⎩<br />
0<br />
••<br />
⎧<br />
⎪<br />
x<br />
→<br />
⎛<br />
••<br />
•<br />
0 L<br />
2 ⎞<br />
γ ( G)<br />
= ⎨−<br />
⎜θ<br />
sinθ<br />
+ θ cosθ<br />
⎟ ;<br />
⎪ 2 ⎝<br />
⎠<br />
⎪ 0<br />
R ⎩<br />
0<br />
2. Théorème de la résultante dynamique au point G ;<br />
La résultante des forces extérieures appliquées à la barre est égale à la masse de la barre par<br />
l’accélération de son centre d’inertie. Le sol est lisse, alors la réaction au point A est suivant<br />
l’axe (O, y) donc normale au plan horizontal.<br />
→<br />
R A<br />
→<br />
→<br />
+ P = mγ 0 ( G)<br />
(1)<br />
La projection de cette équation vectorielle sur les axes donne :<br />
••<br />
••<br />
m x = 0 ⇔ x = 0<br />
(2)<br />
•<br />
L ⎛<br />
••<br />
2 ⎞<br />
R Ay<br />
− P = −m<br />
⎜θ<br />
sinθ<br />
+ θ cosθ<br />
⎟ (3)<br />
2 ⎝<br />
⎠<br />
La barre tombe sans vitesse initiale alors :<br />
Comme<br />
x = Cte<br />
•<br />
x<br />
= 0<br />
⇒<br />
x = Cte<br />
alors le centre d’inertie G de la barre tombe verticalement.<br />
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