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centre d'inertie d'un solide.

Posté par
pppa
15-08-13 à 18:11

Bonjour

pouvez-vous svp m'aider à répondre à cette question.

On applique une force constante à un solide initialement immobile.
MONTRER que le mouvement de son centre d'inertie est rectiligne.


Je pense qu'il faut appliquer la variation de quantité de mouvement du solide, mais je ne vois pas comment montrer ce qui est demandé.

Merci pour votre aide.

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : centre d'inertie d'un solide. 15-08-13 à 22:32

salut !

Commence par les bases : système ? Référentiel d'étude ? Bilan des forces ? Point d'application ?
Est-ce un système pseudo-isolé ou isolé ?

Posté par
pppa
re : centre d'inertie d'un solide. 15-08-13 à 23:04

Bonjour

Le référentiel d'étude est un référentiel terrestre ; à l'état initial le système est pseudo isolé, le poids du solide étant compensé par la réaction du sol.

Le point d'application de la force de traction (ou de poussée) n'est pas précisé dans l'énoncé ; pour mettre le solide en mouvement, je pense que c'est soit une translation, soit une élévation.

J'imagine que le mouvement du centre d'inertie est rectiligne, mais je ne sais pas quels principes utiliser pour le montrer. Merci de m'aider.

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : centre d'inertie d'un solide. 15-08-13 à 23:12

Tu peux prendre les points de contact ou bien le centre d'inertie comme point d'application

Quelle que soit l'histoire antérieure du système, étant pseudo-isolé, un seul de ses points est toujours en mouvement rectiligne et uniforme : c'est son centre d'inertie.
Dans un référentiel galiléen comme le référentiel terrestre, le centre d'inertie d'un système pseudo-isolé est soit au repos, soit animé d'un mouvement rectiligne et uniforme.
Que sais-tu de la somme vectorielle des forces extérieures qui s'exercent sur lui ?

Posté par
pppa
re : centre d'inertie d'un solide. 15-08-13 à 23:18

Citation :
Que sais-tu de la somme vectorielle des forces extérieures qui s'exercent sur lui


La résultante de la réaction du sol (4 forces parallèles dirigées vers le haut) a même intensité que le poids du solide ; leurs somme vectorielle est nulle, à l'arrêt comme à chaque instant du mouvement.

En mouvement, la force constante de l'énoncé n'est pas compensée par d'autres forces

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : centre d'inertie d'un solide. 16-08-13 à 00:02

exact cette résultante est nulle, en conséquence, le vecteur vitesse du centre d'inertie est, soit le vecteur nul, soit un vecteur constant.

Posté par
pppa
re : centre d'inertie d'un solide. 16-08-13 à 07:55

Merci ; ma question est donc, sur la base de quel principe on a pu en déduire que le vecteur vitesse est comme tu dis constant, c'est à dire qu'il ne se déplace que sur sa direction, donc de façon rectiligne?

C'est ce lien entre forces compensées (poids, réactions du sol) et vecteur vitesse du centre d'inertie que je n'arrive pas à établir.

Merci de me préciser  

Posté par
J-P
re : centre d'inertie d'un solide. 16-08-13 à 08:44

Il n'est nulle part écrit dans la question que la ligne de force de la force extérieure appliquée passe par le centre d'inertie.

Et si ce n'est pas le cas, le solide va subir une rotation ... autour de son centre d'inertie.

On peut cependant aussi étudier ce cas la dans le cadre de la question posée. Mais est-ce le but ?

Sinon, aller voir les lois de Newton, par exemple ici :

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : centre d'inertie d'un solide. 16-08-13 à 09:59

Salut J-P
J'ai gardé une certaine simplicité car je ne pense pas qu'en première on pousse autant le raisonnement. Ceci dit j'ai peut-être tord... A ce niveau on a souvent tendance à considérer les cas les plus simples, et notamment considérer que le centre d'inertie est le point d'application des forces (sauf pour les forces de contact avec le sol dans certains exos).

pppa ---> Pour ta dernière question, consulte le lien de J-P, tu verras la formule faisant intervenir l'accélération

Posté par
pppa
re : centre d'inertie d'un solide. 16-08-13 à 12:17

Merci Shadowmiko, merci JP

Avec vos explications et liens, je pense que la mention de la première loi de Newton répond à la question.

NB : aucune précision sur le point d'application de la force constante appliquée au solide dans l'énoncé.

     J'ai répondu en supposant implicitement que le solide est tiré ou poussé sur un sol (puisque la ou les forces qui compense(nt) le poids est la réaction du sol dans ce que j'ai écrit). Maintenant je pense que même si la droite d'action du vecteur force constante  appliqué au solide ne passe pas par le centre d'inertie du solide, il n'en reste pas moins que le mouvement de ce dernier restera rectiligne et parallèle au sol, peut être après une inflexion +/- marquée le temps de la phase d'accélération, ou non ?

Si la force constante agissante était une élévation plutôt qu'une traction ou poussée, là le poids serait compensé par la force de tension du fil, et la 1ère loi de Newton s'appliquerait aussi bien, sauf que, si la droite d'action du vecteur force agissante ne passait pas par le centre d'inertie, il y aurait dans un premier temps un balancement de ce dernier. Si j'ai bien compris et visualisé le problème ?

Merci encore pour vos interventions.



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