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Ch06 T2 Mouvement d'un système

Introduction

Vecteur vitesse

Dans un référentiel, un point \(M\) est caractérisé à l'instant \(t_i\) par :

  • sa position : \(M_i(x_i ; y_i ; z_i)\)
  • sa vitesse : \(\vec{v}_i = \dfrac{\overrightarrow{M_i M_{i+1}}}{\Delta t}\) avec \(\Delta t = t_{i+1} - t_i\) et \(\overrightarrow{M_i M_{i+1}}\) le vecteur entre les points \(M_i\) et \(M_{i+1}\)

Pour \(\Delta t\) suffisamment petit1 le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire.

Variation du vecteur vitesse

Le vecteur variation de vitesse \(\Delta \vec{v}\) est défini par

\(\Delta \vec{v} = \vec{v}_j - \vec{v}_i\)

avec \(\vec{v}_k\) (k = i ou j) vecteur vitesse du système à l'instant \(t_k\).

  • Pour des valeurs de \(\Delta t\) importantes, le calcul de la vitesse donne de meilleurs résultats avec les points \(M_{i-1}\) et \(M_{i+1}\).
  • Pour un intervalle de temps infinitésimal \(dt\), le vecteur variation de vitesse correspond au vecteur accélération

Effet d'une force sur le mouvement

Résultante d'une force

La résultante des forces correspond à la somme des forces qui s'appliquent à un système :

\(\vec{F}_{tot} = \sum \vec{F}_i\)

Pour construire graphiquement la résultante, on additionne les vecteurs force qui s'appliquent au système.

Expresion approchée de la seconde loi de Newton

Le principe d'inertie stipule que lorsque la résultante des forces qui s'applique au système est nulle2, le système poursuit dans son mouvement rectiligne uniforme.

Dans le cas général, ce principe d'inertie devient la seconde loi de Newton.

Dans un référentiel R galliléen, si un système de mase \(m\) est soumis à une résultante des forces non nulle, alors la résultante et la variation de vitesse sont reliés par :

\(\vec{F}_{tot} = m \dfrac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}\)

Les deux vecteurs \(\vec{F}_{tot}\) et \(\Delta\vec{v}\) sont colinéaire et ont le même sens.

Plus la masse d'un système est grande, plus il est difficile de modifier le vecteur vitesse \(\vec{v}\), c'est l'inertie du système.

17, 16, 22 et 25 p 227-231

Notes de bas de page:

1

infinitésimal \(\Delta t \to 0 = dt\)

2

dans un référentiel

Ch06 T2 Mouvement d'un système, créé par E. Machefer, est sous licence CC BY-NC-SA 4.0