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Niveau maths sup
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Mouvement circulaire d'une roue

Posté par
Frisbee
11-01-14 à 12:32

Bonjour à tous !

Voici le sujet d'un exercice :

Une roue de rayon R roule sans glisser sur un axe horizontal Ox. Le mouvement de la roue est donné par l'angle que fait le rayon de la roue avec la position initial à t=0

Questions :

1) Quelles sont les coordonnées cartésiennes x(t) et y(t) du point M ?
2) Déterminer les composantes des vecteurs vitesse et accélération du point M en fonction de R et de .
3) Donner les valeurs du vecteur vitesse/accélération au moment ou M retouche le sol.
4) On suppose maintenant que le mouvement du centre de la roue est rectiligne uniforme  à la vitesse v0.
Montrer que l'accélération est centripète vers O et chercher son  module en fonction de v0 et R.


Voila ce que je propose :

1) x(t)=Rsin() et y(t)=-Rcos()
2) Je dérive simplement mes expressions
3) J'évalue mes expressions en 0[2)
4) Voila ou est mon soucis : je ne vois pas du tout comment utiliser v0. Je pense qu'il faudrait chercher à exprimer le vecteur position au point M puis dérivé deux fois, afin de trouver une expression de l'accélération sous la forme a=an+at ou an=-R' 2et at=R'' et comme on a une vitesse constante, on aurait ' = cste donc ''=0 d'ou a=an et alors l'accélération est bien centripète ! Le problème est que je n'arrive pas à utiliser ce v0 ...

Merci d'avance pour votre aide !!

Mouvement circulaire d\'une roue

Posté par
krinn Correcteur
re : Mouvement circulaire d'une roue 11-01-14 à 12:59

bonjour,

1) OM = OA + AC + CM (cf dessin) (vecteurs en gras)

OA = R (je te laisse le démontrer)
AC = R
CM = ...

donc
x(t) = R + ...
y(t) = R + ...

Mouvement circulaire d\'une roue

Posté par
Frisbee
re : Mouvement circulaire d'une roue 11-01-14 à 13:07

Bonjour, j'ai repris le dessin sur un forum, et c'est peut être pour ça que c'est pas très clair :

Sur le dessin C = O dont je parle dans les questions, c'est l'origine mobile du repère...

Posté par
krinn Correcteur
re : Mouvement circulaire d'une roue 11-01-14 à 13:10

tu appelles les points comme tu veux, ça ne change rien au raisonnement
(c'est pour cela que je mets toujours un dessin en annexe)

Posté par
Frisbee
re : Mouvement circulaire d'une roue 11-01-14 à 13:22

Encore une fois désolé si ce n'est pas claire, mais l'origine du repère n'est pas celle que tu as placé. C'est une origine mobile qui correspond au centre du cercle, à tout instant t.

Posté par
krinn Correcteur
re : Mouvement circulaire d'une roue 11-01-14 à 13:53

d'accord, je commence à saisir...
(de l'intérêt de poster un dessin en rapport avec le texte



1) x = -R sinO (cf nouveau dessin)
y = -R cosO

2) tu as calculé M, l'accélération absolue de M

4) si le mvt d'entrainement est une translation uniforme, on a

RO' = vo
et O" = 0

donc M ça doit se simplifier nettement

Mouvement circulaire d\'une roue

Posté par
Frisbee
re : Mouvement circulaire d'une roue 11-01-14 à 16:55

Merci pour ta réponse !

Je comprends pas tellement le R'=v0 pourrait tu le justifier stp?

Aussi, je peux trouver un signe différent pour y(t) si j'oriente dans le sens trigo non?

Posté par
krinn Correcteur
re : Mouvement circulaire d'une roue 12-01-14 à 09:48

condition de roulement sans glissement en A: (A) = 0 donc vo - RO' = 0

tu peux orienter O dans l'autre sens mais alors attention: O est négatif si la roue part dans le sens des x croissants

et -RO' = vo



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