Chapitre 3: Dynamique

Documents pareils
Michel Henry Nicolas Delorme

Chapitre 2 : Caractéristiques du mouvement d un solide

POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Audioprothésiste / stage i-prépa intensif -

TS Physique Satellite à la recherche de sa planète Exercice résolu

10 leçon 2. Leçon n 2 : Contact entre deux solides. Frottement de glissement. Exemples. (PC ou 1 er CU)

DURÉE DU JOUR EN FONCTION DE LA DATE ET DE LA LATITUDE

Q6 : Comment calcule t-on l intensité sonore à partir du niveau d intensité?

Chafa Azzedine - Faculté de Physique U.S.T.H.B 1

Cours de Mécanique du point matériel

C est un mouvement plan dont la trajectoire est un cercle ou une portion de cercle. Le module du vecteur position OM est constant et il est égal au

Chapitre 9 : Applications des lois de Newton et Kepler à l'étude du mouvement des planètes et des satellites

Chapitre 7 - Relativité du mouvement

Système formé de deux points

Chapitre 0 Introduction à la cinématique

Cours IV Mise en orbite

TD de Physique n o 1 : Mécanique du point

Chapitre 1 Cinématique du point matériel

La Mesure du Temps. et Temps Solaire Moyen H m.

LES LOIS PHYSIQUES APPLIQUÉES AUX DEUX-ROUES : 1. LA FORCE DE GUIDAGE

Mécanique. Chapitre 4. Mécanique en référentiel non galiléen

Mesure d angles et trigonométrie

M6 MOMENT CINÉTIQUE D UN POINT MATÉRIEL

Module d Electricité. 2 ème partie : Electrostatique. Fabrice Sincère (version 3.0.1)

MATIE RE DU COURS DE PHYSIQUE

STATIQUE GRAPHIQUE ET STATIQUE ANALYTIQUE

Mécanique. 1 Forces. 1.1 Rappel. 1.2 Mesurer des forces. 3BC - AL Mécanique 1

SEANCE 4 : MECANIQUE THEOREMES FONDAMENTAUX

La gravitation universelle

Calcul intégral élémentaire en plusieurs variables

Repérage d un point - Vitesse et

Oscillations libres des systèmes à deux degrés de liberté

TD 9 Problème à deux corps

Chap 8 - TEMPS & RELATIVITE RESTREINTE

Dimensionnement d une roue autonome pour une implantation sur un fauteuil roulant

DM n o 8 TS Physique 10 (satellites) + Chimie 12 (catalyse) Exercice 1 Lancement d un satellite météorologique

Erratum de MÉCANIQUE, 6ème édition. Introduction Page xxi (milieu de page) G = 6, m 3 kg 1 s 2

Représentation géométrique d un nombre complexe

CONCOURS COMMUN 2010 PHYSIQUE

1 Définition. 2 Systèmes matériels et solides. 3 Les actions mécaniques. Le système matériel : Il peut être un ensemble.un sous-ensemble..

Mécanique : Cinématique du point. Chapitre 1 : Position. Vitesse. Accélération

Problèmes sur le chapitre 5

F411 - Courbes Paramétrées, Polaires

Quantité de mouvement et moment cinétique

DYNAMIQUE DE FORMATION DES ÉTOILES

Chapitre 5: Oscillations d un pendule élastique horizontal

Les correcteurs accorderont une importance particulière à la rigueur des raisonnements et aux représentations graphiques demandées.

À propos d ITER. 1- Principe de la fusion thermonucléaire

LE PRODUIT SCALAIRE ( En première S )

Angles orientés et fonctions circulaires ( En première S )

Angles orientés et trigonométrie

CHAPITRE. Le mouvement en deux dimensions CORRIGÉ DES EXERCICES

SYSTEME DE PARTICULES. DYNAMIQUE DU SOLIDE (suite) Table des matières

Fonctions de plusieurs variables

Analyse en Composantes Principales

PROBLÈMES DE RELATIVITÉ RESTREINTE (L2-L3) Christian Carimalo

Premier principe de la thermodynamique - conservation de l énergie

Cours et Exercices de Mécanique :

La fonction exponentielle

Exercice 1. Exercice n 1 : Déséquilibre mécanique

Voyez la réponse à cette question dans ce chapitre.

Utilisation des intégrales premières en mécanique. Exemples et applications.

TD: Cadran solaire. 1 Position du problème

I - PUISSANCE D UN POINT PAR RAPPORT A UN CERCLE CERCLES ORTHOGONAUX POLES ET POLAIRES

CHAPITRE IV Oscillations libres des systèmes à plusieurs degrés de liberté

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

Travaux dirigés de mécanique du point

Chapitre 5. Le ressort. F ext. F ressort

TOUT CE QU IL FAUT SAVOIR POUR LE BREVET

DISQUE DUR. Figure 1 Disque dur ouvert

1S Modèles de rédaction Enoncés

Savoir lire une carte, se situer et s orienter en randonnée

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

SCIENCES INDUSTRIELLES (S.I.)

Université de Caen. Relativité générale. C. LONGUEMARE Applications version mars 2014

Caractéristiques des ondes

Mathématiques et petites voitures

Intégrales doubles et triples - M

PHYS-F-104_C) Physique I (mécanique, ondes et optiques) Solutions des questions d'examens ( )

Comment démontrer que deux droites sont perpendiculaires?

Les Angles. I) Angles complémentaires, angles supplémentaires. 1) Angles complémentaires. 2 Angles supplémentaires. a) Définition.

Planche n o 22. Fonctions de plusieurs variables. Corrigé

Exprimer ce coefficient de proportionnalité sous forme de pourcentage : 3,5 %

COMPTE-RENDU «MATHS EN JEANS» LYCEE OZENNE Groupe 1 : Comment faire une carte juste de la Terre?

Concours EPITA 2009 Epreuve de Sciences Industrielles pour l ingénieur La suspension anti-plongée de la motocyclette BMW K1200S

Rupture et plasticité

TP 7 : oscillateur de torsion

Chapitre 5 : Le travail d une force :

ERGOMÉTRIE ERGOMÉTRIE

Les calculatrices sont autorisées

Initiation à la Mécanique des Fluides. Mr. Zoubir HAMIDI

Chapitre 15 - Champs et forces

Mesurer les altitudes avec une carte

Exercices - Nombres complexes : corrigé. Formes algébriques et trigonométriques, module et argument

TP 03 B : Mesure d une vitesse par effet Doppler

REPRESENTER LA TERRE Cartographie et navigation

Si deux droites sont parallèles à une même troisième. alors les deux droites sont parallèles entre elles. alors

1 radian. De même, la longueur d un arc de cercle de rayon R et dont l angle au centre a pour mesure α radians est α R. R AB =R.

Cinétique et dynamique des systèmes de solides

Les droites (d 1 ) et (d 2 ) sont sécantes en A Le point A est le point d intersection des 2 droites

Continuité et dérivabilité d une fonction

Transcription:

Introduction Le mot dynamique désigne ou qualifie ce qui est relatif au mouvement. Il est l opposé du mot statique. Le mouvement d un point matériel est liée à son interaction avec le monde extérieur ce qui conduit à l existence de forces que subit ce point matériel appelé aussi champ de forces. La relation entre les vecteurs vitesses et accélération et les forces est la relation fondamentale de la dynamique. Cependant, lorsqu'on est assis dans le métro/rer ou une voiture, nous sommes immobiles (vitesse nulle) mais le métro/rer/voiture se déplacent à une certaine vitesse par rapport à la Terre. Il faut donc définir des référentiels pour écrire la relation fondamentale de la dynamique. 1

I Référentiels galiléens II Les Forces II Lois fondamentales de la dynamique Chapitre essentiellement de rappel

I REFERENTIELS GALILEENS 1) Référentiel galiléen Un référentiel R muni d un repère orthonormé O, i, j,k mobile infiniment éloigné de tout autre objet matériel est : -) soit animé d un mouvement rectiligne uniforme -) soit y est immobile est dit galiléen si un v ste v C R 3

I REFERENTIELS GALILEENS ) Référentiel de Copernic Le référentiel de Copernic est défini par son origine O qui est le centre de masse du système solaire et par trois axes reliant O à trois étoiles très éloignées (dites fixes). Le référentiel de Copernic est un référentiel galiléen. Tout point O se déplaçant avec une vitesse rectiligne uniforme dans ce référentiel est l origine d un référentiel galiléen (en prenant les mêmes axes OX, OY et OZ). 4

I REFERENTIELS GALILEENS 3) Référentiel galiléen approché Le référentiel de Copernic n est pas très pratique pour un problème de mécanique sur Terre! Il faut définir des référentiels galiléens approchés. Le référentiel géocentrique est un référentiel galiléen approché Mais sur une durée suffisamment courte, on peut approximer le cercle à sa tangente! 5

I REFERENTIELS GALILEENS 3) Référentiel galiléen approché Le référentiel de Copernic n est pas très pratique pour un problème de mécanique sur Terre! Il faut définir des référentiels galiléens approchés. Le référentiel géocentrique est un référentiel galiléen approché Mais sur une durée suffisamment courte, on peut approximer le cercle à sa tangente! 6

I REFERENTIELS GALILEENS 3) Référentiel galiléen approché Le référentiel géocentrique n est pas forcément très pratique pour un problème de mécanique sur Terre! La Terre tourne sur elle-même en 4heures. Un point à la surface de la Terre décrit un mouvement circulaire uniforme autour de l axe Pole Sud- Pole Nord. En approximant le mouvement en surface à sa tangente, on a un mouvement de translation rectiligne uniforme pendant un certain temps. On obtient ainsi d autres référentiels galiléens approchés où l origine est à la surface de la Terre. Ce sont ces référentiels dits terrestres qu on considèrera dans la suite comme référentiels galiléens. 7

II LES FORCES Il y a quatre forces fondamentales dans l Univers : Mm -) la force de gravitation Fg G u r 1 Qq -) la force électromagnétique Fem u 4 r -) les forces d interaction faible et forte : existent à une échelle <10-15 m. 0 8

III LOIS DE NEWTON 1 ère loi de Newton = Principe de l inertie : Un objet livré à lui-même, sans interactions avec les autres objets -) reste au repos si il était initialement au repos -) ou bien est animé d un mouvement de translation uniforme si il était initialement en mouvement. ième loi de Newton = Principe fondamental de la dynamique : Dans un référentiel galiléen, le mouvement d un point matériel de masse m soumis à un ensemble de forces dont la résultante est F possède une accélération a F / m dv dp On écrit ce principe sous la forme : F m a m dt dt où p m v est la quantité de mouvement. 3 ième loi de Newton = Principe de l action et de la réaction : Lorsque points matériels A et B sont en interaction, la force qu exerce le point matériel A sur le point matériel B est de même intensité, parallèle mais de direction opposée à la force qu exerce le point matériel B sur le point matériel A : F - F AB BA 9

IV RESUME Un référentiel R est dit galiléen si un mobile infiniment éloigné de tout autre objet matériel est : -) soit animé d un mouvement rectiligne uniforme -) soit immobile En première approximation, un référentiel terrestre, c est à-dire dont l origine est à la surface de la Terre, peut être considéré comme galiléen. Ce référentiel est muni d un repère orthonormé direct O, i, j,k ième loi de Newton = Principe fondamental de la dynamique : Dans un référentiel galiléen, le mouvement d un point matériel de masse m soumis à un ensemble de forces dont la résultante est possède une accélération F m a dp On écrit ce principe sous la forme : dt où est la quantité de mouvement. p m v 10

V Un exemple à deux dimensions On considère un mobile de masse m sur un plan incliné faisant un angle avec l horizontale. A l instant t=0, ce mobile possède une vitesse nulle et se trouve à une hauteur h de l extrémité du plan incliné. Déterminer la vitesse et l accélération du mobile au bout de la pente inclinée. On négligera les frottements. t=0 R y Réaction du support O y O PFD : h P R Poids m a P Il est plus facile de projeter sur les axes O x,o y que sur Ox,Oy x x 11

V Un exemple à deux dimensions On considère un mobile de masse m sur un plan incliné faisant un angle avec l horizontale. A l instant t=0, ce mobile possède une vitesse nulle et se trouve à une hauteur h de l extrémité du plan incliné. Déterminer la vitesse et l accélération du mobile au bout de la pente inclinée. On négligera les frottements. y t=0 R P R m a Projection selon Ox : m a x P sin 0 h P x Projection selon Oy : m a y P cos R Le mobile est astreint de se déplacer sur le plan incliné donc a y =0 et l accélération est donc donnée par a x. On peut ainsi noter que R P cos m g cosα m a x P ste sin α m g sinα a g sinα C 0 x Le mouvement est donc rectiligne uniformément accéléré 1

V Un exemple à deux dimensions On considère un mobile de masse m sur un plan incliné faisant un angle avec l horizontale. A l instant t=0, ce mobile possède une vitesse nulle et se trouve à une hauteur h de l extrémité du plan incliné. Déterminer la vitesse et l accélération du mobile au bout de la pente inclinée. On négligera les frottements. y t=0 R h P x a x v x g sinα C ste g sinα t A 0 On en déduit, avec A une constante : A t=0, le mobile est immobile donc v x =0. v x g sinα t Pour avoir la vitesse en bas du plan incliné, il faut déterminer le temps t pour arriver en bas 1 du plan. Pour cela, il faut déterminer x (t). x'(t) g sinα t B A t=0, on suppose que x (t) = 0 (choix d origine) donc B=0. Soit t 0, le temps mis pour dévaler le plan incliné. La distance parcourue est l hypoténuse du triangle de coté h et d angle au sommet,. Donc, h 1 et donc h x' (t0) g sin α t 0 t 0 sinα g sin α 13

V Un exemple à deux dimensions On considère un mobile de masse m sur un plan incliné faisant un angle avec l horizontale. A l instant t=0, ce mobile possède une vitesse nulle et se trouve à une hauteur h de l extrémité du plan incliné. Déterminer la vitesse et l accélération du mobile au bout de la pente inclinée. On négligera les frottements. y En bas du plan incliné, t=0 R h P x Remarque : h vx g sinα t0 g sinα g sin α 1 x m v 1 gh mgh m gh La vitesse et l accélération du mobile au bout de la pente inclinée sont donc : v x gh et a x g sinα 14