MECANIQUE RATIONNELLE
UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI Exercice : 02 → V 1 → → → → Soient les trois vecteurs = − i + j+ k ; V = j+ 2 k , = i − j définis dans un repère 2 → → → V 3 → → orthonormé → → → R ( O, i , j, k) et liés respectivement au points A( 0,1,2) , B(1,0,2), C(1,2,0 ) T 1) Construire le torseur [ ] associé au système de vecteurs ; O → → → 1 , V2 , V3 2) En déduire l’automoment ; 3) Calculer le pas du torseur ; 4) Déterminer l’axe central du torseur vectoriellement et analytiquement. V Solution : 1) Les éléments de réduction du torseur [ T ] O sont : La résultante : → → → → → → R = V + V + V = j+ 3 k 1 2 3 −→ −−→ −−→ −−→ Le moment au point O : M O = OA ∧ V1 + OB ∧V2 + OC ∧V3 → → → −→ M O ⎛0⎞ ⎛−1⎞ ⎛1⎞ ⎛0⎞ ⎛1⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎛ −1⎞ ⎛− 2⎞ ⎛ 2 ⎞ ⎛ −1⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ = ⎜1⎟ ∧ ⎜ 1 ⎟ + ⎜0⎟ ∧ ⎜1⎟ + ⎜2⎟ ∧ ⎜−1⎟ = ⎜− 2⎟ + ⎜− 2⎟ + ⎜ 2 ⎟ = ⎜− 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎟⎟ ⎝2⎠ ⎝ 1 ⎠ ⎝2⎠ ⎝2⎠ ⎝2⎠ ⎝ 0 ⎠ ⎝ 1 ⎠ ⎝ 1 ⎠ ⎝− 3⎠ ⎝ −1⎠ → −→ → → → → → ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ 2) L’automoment : A = R • M O = ⎜ j + 3 k ⎟ • ⎜− i − 2 j− k ⎟ = −2 − 3 = −5 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ → −→ R M 3) Pas du torseur : p = R 1 − 5 • O = = − 2 2 2 4) Equation vectorielle de l’axe central : + 3 5 10 Si l’axe (Δ) est un axe central alors : ∀ P ∈ (Δ) ⇒ −→ M P → = λ R Son équation vectorielle est donnée par : → −→ −→ R∧ M → O OP = + λ R avec λ ∈ IR 2 R 66
UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI ⎛0⎞ ⎛ −1⎞ ⎛0⎞ ⎛ 5 ⎞ ⎛0⎞ −→ 1 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 1 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 1 → → → ⎛ 3 ⎞ ⎛ 1 ⎞ OP = ⎜1⎟ ∧ ⎜− 2⎟ + λ⎜1⎟ = ⎜− 3⎟ + λ⎜1⎟ = i + ⎜− + λ ⎟ j+ ⎜ + 3λ ⎟ k 10 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 10 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 2 ⎝ 10 ⎠ ⎝10 ⎠ ⎝3⎠ ⎝ −1⎠ ⎝3⎠ ⎝ 1 ⎠ ⎝3⎠ ⎧x −→ ⎪ Si OP= ⎨y alors : ⎪ R ⎩z 0 1 3 1 x = ; y = − + λ et z = + 3λ 2 10 10 1 ⎛ 3 ⎞ 1 9 D’où : z = + 3⎜ y + ⎟ = + 3y + = 3y + 1 10 ⎝ 10 ⎠ 10 10 L’axe central est une droite dans un plan parallèle au plan (yOz) situé à d’équation : z = 3 y + 1 1 x = et 2 Exercice : 03 T 1 ] O Soit le torseur [ défini par les trois vecteurs V = −2 i + 3 j− 7 k ; V = 3 i − j− k , → → → → → → → 3 ) V = − i − 2 j+ 8 k définis dans un repère orthonormé R( O, i , j, k respectivement au points 2 A(1,0,0), B(0,1,0), C(0,0,1) ; et le torseur [ ] où R = 2 i + j+ 3k et −→ → → → M = −3 i + 2 j− 7 k . 20 T2 O → 1 ⎧ ⎪ R ⎨ − ⎪⎩ M → = → 1) Déterminer les éléments de réduction du torseur [ T 1 ] O , conclusion; 2) Déterminer le pas et l’axe central du torseur [ T 2 ] O ; 3) Calculer la somme et le produit des deux torseurs ; 4) Calculer l’automoment du torseur somme . Solution : 20 → → → 2 → → → 2 → → → → → 1) Eléments de réduction du torseur:[ T ] 1 O → → → → ⎧ ⎪ R1 = V1 + V2 + V3 ⎨ −→ −→ → −→ ⎪⎩ M 1O = OA∧ V1 + OB∧V = → −→ → 2 + OC∧V 3 → R 1 → 1 → 2 → = V + V + V 3 → = 0 67
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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 />
⎛0⎞<br />
⎛ −1⎞<br />
⎛0⎞<br />
⎛ 5 ⎞ ⎛0⎞<br />
−→<br />
1 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 1 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 1<br />
→<br />
→<br />
→<br />
⎛ 3 ⎞ ⎛ 1 ⎞<br />
OP = ⎜1⎟<br />
∧ ⎜−<br />
2⎟<br />
+ λ⎜1⎟<br />
= ⎜−<br />
3⎟<br />
+ λ⎜1⎟<br />
= i + ⎜−<br />
+ λ ⎟ j+<br />
⎜ + 3λ<br />
⎟ k<br />
10 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 10 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 2 ⎝ 10 ⎠ ⎝10<br />
⎠<br />
⎝3⎠<br />
⎝ −1⎠<br />
⎝3⎠<br />
⎝ 1 ⎠ ⎝3⎠<br />
⎧x<br />
−→<br />
⎪<br />
Si OP=<br />
⎨y<br />
alors :<br />
⎪<br />
R ⎩z<br />
0<br />
1 3<br />
1<br />
x = ; y = − + λ et z = + 3λ<br />
2 10 10<br />
1 ⎛ 3 ⎞ 1 9<br />
D’où : z = + 3⎜<br />
y + ⎟ = + 3y<br />
+ = 3y<br />
+ 1<br />
10 ⎝ 10 ⎠ 10 10<br />
L’axe central est une droite dans un plan parallèle au plan (yOz) situé à<br />
d’équation : z = 3 y + 1<br />
1<br />
x = et<br />
2<br />
Exercice : 03<br />
T 1<br />
] O<br />
Soit le torseur [ défini par les trois vecteurs V = −2<br />
i + 3 j−<br />
7 k ; V = 3 i − j−<br />
k ,<br />
→ → → →<br />
→ → →<br />
3<br />
)<br />
V = − i − 2 j+<br />
8 k<br />
définis dans un repère orthonormé R(<br />
O,<br />
i , j,<br />
k respectivement au points<br />
2<br />
A(1,0,0), B(0,1,0), C(0,0,1) ; et le torseur [ ] où R = 2 i + j+<br />
3k<br />
et<br />
−→<br />
→<br />
→<br />
→<br />
M = −3<br />
i + 2 j−<br />
7 k .<br />
20<br />
T2<br />
O<br />
→<br />
1<br />
⎧<br />
⎪ R<br />
⎨ −<br />
⎪⎩ M<br />
→<br />
=<br />
→<br />
1) Déterminer les éléments de réduction du torseur [ T 1<br />
] O<br />
, conclusion;<br />
2) Déterminer le pas et l’axe central du torseur [ T 2<br />
] O<br />
;<br />
3) Calculer la somme et le produit des deux torseurs ;<br />
4) Calculer l’automoment du torseur somme .<br />
Solution :<br />
20<br />
→<br />
→<br />
→<br />
2<br />
→<br />
→<br />
→<br />
2<br />
→<br />
→<br />
→<br />
→<br />
→<br />
1) Eléments de réduction du torseur:[ T ]<br />
1<br />
O<br />
→ → → →<br />
⎧<br />
⎪ R1<br />
= V1<br />
+ V2<br />
+ V3<br />
⎨ −→ −→ → −→<br />
⎪⎩ M<br />
1O<br />
= OA∧<br />
V1<br />
+ OB∧V<br />
=<br />
→ −→ →<br />
2<br />
+ OC∧V<br />
3<br />
→<br />
R<br />
1<br />
→<br />
1<br />
→<br />
2<br />
→<br />
= V + V + V<br />
3<br />
→<br />
= 0<br />
67