PHYSIQUE APPLIQUEE - CHOLET Renaudeau - La Mode - L’Hyrôme

Mise en mouvement

vendredi 9 janvier 2015, par jbernaud

1°) Actions mécaniques s’exerçant sur un solide

1.1) Force

Une force peut mettre en mouvement un solide, modifier son mouvement, le déformer.

Elle peut être représentée par un vecteur F caractérisée par :

- Son point d’application : point où s’exerce la force

- Sa direction : celle du mouvement que la force tend à produire

- Son sens : celui du mouvement que la force tend à produire

- Son intensité, qui s’exprime en Newton (N)

Rappel de collège :

1.2) Moment d’une force

Le moment de la force F (par rapport à un axe Δ) ; noté MΔ qui s’exerce sur un solide en rotation autour de Δ, caractérise l’effet de cette force sur la rotation du solide.

Il est défini par :

avec MΔ en N.m, F en N, d en m.

d étant la distance du support de la force à l’axe Δ.

Animation


La Balance Romaine par musee_des_arts_et_metiers

1.3) Couple de forces

Un couple de force peut être représenté par deux forces de supports parallèles, de sens contraires et de même valeur.

Un couple de force peut mettre un solide en rotation ou modifier sa vitesse de rotation

2°) Forces de frottement

2.1) Frottements de contact entre solides

La force de frottement dépend de la masse m du solide, de la nature des corps en contact et de leur état de surface.

2. 2) Frottements fluides

La force de frottement fluide f = h.v², avec h qui dépend du fluide, de la géométrie du corps et de la rugosité de sa surface (coefficient de traînée Cx)

Pour s’entraîner :

3°) Travail, puissance et énergie

3.1) Travail d’une force constante

Une force est dite constante lorsque sa valeur, son sens et sa direction ne varient pas au cours du temps.

Le travail de la force F lors du déplacement du point A au point B se définit comme suit :

Avec W en J, F en N et AB en m

3.2) Travail d’un couple constant

Le travail d’une force , de moment constant T, au cours d’une rotation d’angle θ autour d’un axe fixe Δ est le produit T. θ

W ( T ) = T. θ avec W en Joules ( J ) ; T en N.m ; Θ en rad

3.3) Puissance moyenne

La puissance moyenne Pm fournie à un solide est définie par :

Pm = W/Δt

Pm : Puissance moyenne en watts (W), W : travail fourni au solide en Joules (J), Δt : durée du déplacement ou de la rotation du solide en secondes (s).

3.4) Théorème de l’énergie cinétique

Dans un référentiel terrestre, le travail de la somme des forces (ou couples) appliquées à un solide est égal à la variation d’énergie cinétique du solide

4°) Principe fondamental de la dynamique

4.1) Solide en translation

Dans un référentiel terrestre, la somme des forces appliquées à un solide de masse m et l’accélération a de son centre de gravité, sont liées par la relation :

  • L’accélération est inversement proportionnelle à la masse : d’où l’importance de réduire la masse des véhicules pour avoir de « bonnes » accélérations

4.2) Solide en rotation

Dans un référentiel terrestre, le moment M du couple appliqué à un solide mobile autour d’un axe Δ et l’accélération angulaire A sont liés par la relation :

  • L’accélération angulaire est inversement proportionnelle au moment d’inertie : d’où l’importance d’augmenter le moment d’inertie dans les volants d’inertie pour réguler les variations de la vitesse angulaire de l’arbre du moteur

Pour s’entraîner