16 CHAPITRE 1. LES MODES NORMAUX DE ROSENBERGU(4u,u'trajectoire du modeFIG. 1.2 - Mode <strong>non</strong>-<strong>linéaire</strong> (<strong>non</strong>-similaire) d'un système à 2 degrés de liberté.1.3.3 Existence et obtention des modes <strong>non</strong> <strong>linéaire</strong>sCas des modes similairesLes modes similaires correspondent à des lignes <strong>modale</strong>s droites dans l'espace des configurationset pourront s'écrireu(u1) = cui, (i = 2,...,n), (1.16)où les c sont des constantes. Ainsi, compte tenu de l'équation (1.16), nous avonsu'O, (i=2,...,n),ce qui entraîne une simplification de l'équation des trajectoires (1.12) qui se réduit alors à lasimple condition d'orthogonalité (1.15), et ceci indépendamment du niveau d'énergie h. Ainsi,nous avons la propriété suivantePropriété i Les lignes <strong>modale</strong>s d'un mode similaire intersectent orthogonalement toutes lessurfaces équipotentielles 1a(h) pour O < h < +ooCette propriété est utilisée afin de rechercher les modes similaires qui sont d'abord exprimésen coordonnées sphériques (r, Oi, . .. ,On-1), dans l'espace de dimension n. La géométrie particulièredes trajectoires sera décrite en coordonnées (r, Oi,... ,Onl) par= rg(Oi, ... Ofli) (i = 1,... ,n), (1.17)où les fonctions g sont composées des fonctions trigonométriques dont les arguments sont desangles O qui définissent les directions des lignes <strong>modale</strong>s dans l'espace (e.g. en dimension n = 3,on a simplement gl(O1,O2) = cosû1cosO2 92(01,02) = cosO2sinOi et 93(01,02) = sinû2)L'équation de la surface La en coordonnées sphériques est(1.18)
1.3. MODES NORMAUX DES SYSTÈMES ADMISSIBLES 17Ainsi [63], une condition nécessaire et suffisante d'existence d'au moins un mode similaire pourle système dynamique d'équation (1.10), est que les dérivées partielles de Û soient de la formeûi,..., = e, ei,..., 0_1)F(01,. . . , 0_), (i = 1,..., n - 1), (1.19)où e et r sont des fonctions telles que, le système d'équations transcendantespossède au moins une solution réelle.r(01,...,6_1) =0 (i= 1,...,n-1), (1.20)Cette condition nécessaire et suffisante, traduit l'orthogonalité à toutes les équipotentielles.Elle fournit un moyen pratique pour le calcul des modes similaires au moyen de la résolution dusystème d'équations (1.20) pour l'obtention des solutions des lignes <strong>modale</strong>s dans l'espace desconfigurations.Systèmes possédant des modes similairesLes modes similaires ont été recherchés en premier lieu du fait de la simplification qu'ilsintroduisent, et il peut être intéressant d'avoir présent à l'esprit quelques classes de systèmesqui y correspondent lorsqu'on cherche des exemples particuliers. De plus, les systèmes à modessimilaires sont utilisés dans l'investigation de modes <strong>non</strong>-similaires.Les trajectoires rectilignes peuvent être rencontrées dans le cadre de plusieurs types desystèmesSystèmes homogènes [60],[61]Les systèmes homogènes constituent une classe assez générale et pour un système homogènede degré k, où k est un réel tel que O < k < +oo la fonction potentielle serahomogène de degré k+1U1.\u) = ,\'U(u), V) E R (1.21)Les modes seront calculés par résolution du système (1.20). Les liaisons du système sonttoutes représentées par un monôme de même degré k.Systèmes uniformes [43]Les systèmes uniformes sont caractérisés par une fonction potentielle de la formeU(u)=r=1,3,...i=lj=i+1(u_uy'.où n est le nombre de degrés de liberté du système. Clairement, toutes les liaisons sontidentiques dans ce cas, (ainsi que toutes les masses que nous avons supposées ramenées àl'unité).Mawhin [43], montre que les systèmes uniformes ont la particularité de posséder des modessimilaires ayant des directions identiques aux modes du système <strong>linéaire</strong> associé obtenuspour la valeur m = 1. Ils seront donc calculés de façon standard par résolution d'unproblème aux valeurs propres (quelque soit le degré m de la <strong>non</strong>-linéarité).