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 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

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!