Chapitre 12 Équilibre statique et moment cinétique ( quantité de mouvement angulaire)

Documents pareils
Quantité de mouvement et moment cinétique

11.5 Le moment de force τ (tau) : Production d une accélération angulaire

Système formé de deux points

CHAPITRE IV Oscillations libres des systèmes à plusieurs degrés de liberté

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

M6 MOMENT CINÉTIQUE D UN POINT MATÉRIEL

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

Chapitre 5. Le ressort. F ext. F ressort

DISQUE DUR. Figure 1 Disque dur ouvert

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

Les moments de force. Ci-contre, un schéma du submersible MIR où l on voit les bras articulés pour la récolte d échantillons [ 1 ]

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

Mesure de la dépense énergétique

Premier principe de la thermodynamique - conservation de l énergie

PHY2723 Hiver Champs magnétiques statiques. Notes partielles accompagnant le cours.

Chapitre 6: Moment cinétique

Chapitre 0 Introduction à la cinématique

AUTRES ASPECTS DU GPS. Partie I : tolérance de Battement Partie II : tolérancement par frontières

Débit d'eau et production d'électricité

CONCOURS COMMUN 2010 PHYSIQUE

La fonction d onde et l équation de Schrödinger

Interaction milieux dilués rayonnement Travaux dirigés n 2. Résonance magnétique : approche classique

Communauté française de Belgique ENSEIGNEMENT À DISTANCE. Cours 219 Série 9 PHYSIQUE C2D. Synthèse

Trépier avec règle, ressort à boudin, chronomètre, 5 masses de 50 g.

Oscillations libres des systèmes à deux degrés de liberté

Voie Romaine F Maizières-lès-Metz Tél : +33 (0) Fax : +33 (

Planche n o 22. Fonctions de plusieurs variables. Corrigé

Chapitre 1: Facteurs d'échelle

CABLECAM de HYMATOM. Figure 1 : Schéma du système câblecam et détail du moufle vu de dessus.

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

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

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

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

Analyse statique d une pièce

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

Voyez la réponse à cette question dans ce chapitre.

Test : principe fondamental de la dynamique et aspect énergétique

TP 7 : oscillateur de torsion

Mécanique du point : forces Newtoniennes (PCSI)

I - Quelques propriétés des étoiles à neutrons

Chap 8 - TEMPS & RELATIVITE RESTREINTE

Mécanique. Chapitre 4. Mécanique en référentiel non galiléen

Physique - Résumés de cours PCSI. Harold Erbin

SDLS08 - Modes propres d'une plaque carrée calculés sur base réduite

Sujet proposé par Yves M. LEROY. Cet examen se compose d un exercice et de deux problèmes. Ces trois parties sont indépendantes.

Cours de résistance des matériaux

Chapitre 10 : Mécanique des fluides

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

Contenu pédagogique des unités d enseignement Semestre 1(1 ère année) Domaine : Sciences et techniques et Sciences de la matière

Algorithmes pour la planification de mouvements en robotique non-holonome

COLLECTION SAWD. Cours de Physique seconde S. Wahab DIOP. M. Serigne Abdou Wahab Diop Lycée Seydina Limamoulaye

Réalisation et modélisation de rubans déployables pour application spatiale

PRECISION - REJET DE PERTURBATIONS T.D. G.E.I.I.

Utilisation des intégrales premières en mécanique. Exemples et applications.

Etude du SIMULATEUR DE VOL «FLY-HO»

statique J. Bertrand To cite this version: HAL Id: jpa

Analyse des Systèmes Asservis

Chapitre 2 : Caractéristiques du mouvement d un solide

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

Plan du chapitre «Milieux diélectriques»

document proposé sur le site «Sciences Physiques en BTS» : BTS AVA 2015

EPFL TP n 3 Essai oedomètrique. Moncef Radi Sehaqui Hamza - Nguyen Ha-Phong - Ilias Nafaï Weil Florian

Rappel. Analyse de Données Structurées - Cours 12. Un langage avec des déclaration locales. Exemple d'un programme

Evaluation de la Puissance maximale

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

Problèmes sur le chapitre 5

Michel Henry Nicolas Delorme

LE PRODUIT SCALAIRE ( En première S )

Long Carbon Europe Sections and Merchant Bars. Poutrelle Angelina. L alchimie réussie entre résistance, légèreté et transparence

Chapitre 5 : Le travail d une force :

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

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

Variation de vitesse des machines à courant alternatif. par

1 Mise en application

Mécanique du point et des systèmes matériels Version préliminaire sans garantie DEUG SMA , module PHYS-SP32

Représentation géométrique d un nombre complexe

Commande Prédictive des. Convertisseurs Statiques

PHYSIQUE Discipline fondamentale

Le second nuage : questions autour de la lumière

TD 9 Problème à deux corps

Problème 1 : applications du plan affine

CHAPITRE 10. Jacobien, changement de coordonnées.

Fonctions de deux variables. Mai 2011

Information. BASES LITTERAIRES Etre capable de répondre à une question du type «la valeur trouvée respecte t-elle le cahier des charges?

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

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours.

Résonance Magnétique Nucléaire : RMN

La boule de fort. Olympiades de Physique. Année Simon Thomas. Thomas Roussel. Julien Clabecq. Travail de recherche réalisé par :

SEANCE 4 : MECANIQUE THEOREMES FONDAMENTAUX

N09 Viaduc de Chillon

5. Les conducteurs électriques

TD de Physique n o 1 : Mécanique du point

Chapitre 5: Oscillations d un pendule élastique horizontal

Développement de lois et de structures de réglages destinées à la téléopération avec retour d effort

Site : mail : mennier@isnab.fr SUJET ES - session 2003 Page 1 68-(7(6VHVVLRQ

Chapitre 8. Les capteurs

Manuel de validation Fascicule v4.25 : Thermique transitoire des structures volumiques

Interactions des rayonnements avec la matière

Sartorius ME Seuls les résultats comptent

Une introduction aux codes correcteurs quantiques

Transcription:

Chapitre 12 Équilibre statique et moment cinétique ( quantité de mouvement angulaire) 12.0 Introduction Hyperphysics : Equilibrum ; conservation angular momentum Dans le chapitre 12, nous traiterons que des sections suivantes: - 12.1 L équilibre statique - - 12.3 Le moment cinétique L ou la quantité de mouvement angulaire L - 12.6 La conservation de la quantité de mouvement angulaire L dans un système en rotation 1

Chapitre 12 Équilibre statique et moment cinétique 12.1 L équilibre statique Nous dirons qu un objet ou un système est en équilibre statique lorsque les deux conditions suivantes sont respectées F 0 τ 0 Équilibre de translation Équilibre de rotation Nous cherchons à déterminer la grandeur des forces et des moments de forces responsables de cet équilibre. 2

12.1 Équilibre statique F 0 τ 0 Nous cherchons à déterminer la grandeur des forces et des moments de forces responsables de cet équilibre. Nous aborderons des situations semblables aux suivantes Hyper-physics Equilibrum 3

12.1 Équilibre statique Analysons le cas d un système à l équilibre N F 1 F 2 Appl La poutre est à l équilibre non seulement F 0 parce que F Appl F F + N 1 2 0 En effet, dans la situation suivante nous devons également avoir τ Appl 0 4

12.1 Équilibre statique Appl En effet, dans la situation suivante nous avons également 0 τ N F 1 F 2 Appl Nous avons 0 F Mais le système n est pas en équilibre parce que la somme des moments de force τ autour de l axe de rotation n est pas nul. τ Appl 0 En effet, les blocs ne sont pas situés à la même distance de l axe de rotation. 5

12.1 Équilibre statique Rappel : Comment est défini un moment de force? τ rf sinθ À l époque d Archimède et de Léonard de Vinci, le moment de force τ était défini par la relation que nous avons déjà vue Moment de force Bras de levier X force τ 1 r 1 X F 1 mn N F 1 F 2 r 1 Bras de levier : distance perpendiculaire entre le ligne d action de la force et l axe de rotation. 6

12.1 Équilibre statique Moment de force Bras de levier X force τ 1 r 1 X F 1 mn N F 1 F 2 r 1 r 2 Bras de levier : distance perpendiculaire entre le ligne d action de la force et l axe de rotation. o o 1 1 sin 2 2 Ici τ r F 90 r F sin 90 0 7

12.1 Équilibre statique r 1 N r 2 F 1 F 2 r 1 r 2 Bras de levier : distance perpendiculaire entre le ligne d action de la force et l axe de rotation. o o 1 F1 sin r2 F2 On écrira 90 sin 90 0 τ r Il faudra indiquer l angle entre le vecteur r et le vecteur F Convention des signes : rotation anti-horaire ( moment de force positif) rotation horaire ( moment de force négatif) 8

12.1 Équilibre statique Dans le cas où les moments de force ne seront pas égaux nous aurons N r r 2 θ 2 θ 2 θ 1 F 2 r 1 θ 1 F 1 r τ r F r F 1 2 0 On écrira τ r1 F1 sinθ1 r2 F2 sinθ 2 ' 0 Il faudra indiquer l angle entre le vecteur r et le vecteur F Nous y reviendrons plus tard 9

Chapitre 12 Équilibre statique et moment cinétique 12.3 Le moment cinétique L ou la quantité de mouvement angulaire L En translation, nous avons vu dans le chapitre 9 que la quantité de mouvement linéaire p d un objet d e masse «m» qui se déplace à la vitesse «v» est donnée par : p mv kgm/s m v Par analogie, on dira qu objet qui possède un moment d inertie «I» qui tourne à la vitesse angulaire «ω» possédera une quantité de mouvement angulaire L ou un moment cinétique qui sera donnée par L I ω kgm 2 / s 10

Chapitre 12 Équilibre statique et moment cinétique L I ω kgm 2 / s Ainsi pour une roue qui tourne autour d un axe nous aurons L ω L I I ω m R 2 2 kgm 2 / s Règle de la main droite L I ω Quantité de mouvement angulaire pour un objet 11

Chapitre 12 Équilibre statique et moment cinétique L I ω kgm 2 / s Ainsi pour une particule située sur le pourtour de la roue, on utilise les relations entre les variables angulaire et linéaire R p v ωr p mv L Rp L R p τ RF R F τ L Rpsinθ L Règle de la main droite R p Quantité de mouvement angulaire pour une particule 12

12.6 La conservation du moment cinétique L ou de la quantité de mouvement angulaire L (1) Avant Collision dp 1 F1 Après F 12 Si dp 1 F1 (2) F 21 3 e loi de Newton Nous avons vu, qu en l absence de force extérieure lors d une collision sur une table à coussin d air, nous aurons conservation de la quantité de mouvement linéaire Fext 2 e loi de newton : il faut une force pour faire changer la quantité de mouvement d un objet 0 p ' ' 1 + p2 p1 + p2 13

12.6 La conservation du moment cinétique L ou de la quantité de mouvement angulaire L En translation, nous avons vu également dans le chapitre 9 et dans le laboratoire sur les collisions que le centre de masse se déplace alors en ligne droite à vitesse constante Autrement dit Si F ext dp Dans le cas contraire F ext Pour un objet 0 cm F ext F 0 ext alors, dp dp cm p cm ou Mv F ext cm constante Ma cm Ma F ext 14

12.6 La conservation du moment cinétique L ou de la quantité de mouvement angulaire L Nous aurons la même chose en rotation si la somme des moments forces extérieurs sur un système est nulle, la quantité de mouvement angulaire «L» sera constante. Autrement dit Si dl τ ext 0 alors, L Iω constante Dans le cas contraire τ ext 0 Nous aurons τ ext Iα τ ext dl 15

12.6 La conservation du moment cinétique L ou de la quantité de mouvement angulaire L Ainsi, si τ ext 0 τ ext dl ou τ ext Iα Exemple : L τ L T τ τ ext dl Analogue F ext dp mg Hyperphysics conservation angular momrentum, gyroscopic motion 16

Chapitre 12 Équilibre statique et moment cinétique Dans le cas contraire Si dl τ ext 0 alors, L Exemple : Hyperphysics Iω constante conservation angular momrentum, rotating stool Rotation lente Rotation très rapide 17

Chapitre 12 Équilibre statique et moment cinétique Rotation lente Rotation très rapide Voir également les exemples 12.4, 12.5, 12. 6 et Sujet connexe Voir les démonstrations sur le site: Conservation de la quantité de mouvement angulaire»»»»» Gyroscope Hyperphysics 18