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Dynamique de Rotation

Posté par
mbm95
29-03-13 à 17:26

Salut,
Il s'agit d'un exercice tout bête mais on n'a pas encore terminé le chapitre en classe donc je peine un peu avec les exercices:
Deux bloc m1=2kg et m2=3kg sont suspendus à une poulie de rayon R=20cm et de masse M=5Kg par une corde de masse négligeable.
1-Quelle est l'accélération angulaire de la poulie (là j'utilise M=J''?)
2-Quelle est la tension dans la corde qui relie m1 à la poulie?
3-Quelle est la tension dans la corde qui relie m2 à la poulie?
Là je suis perdu, j'ai utilisé T1 et T2 (les tensions) pour calculer l'accélération angulaire de la Poulie comme étant T1=P1 (poids de m1) et T2=P2 et il me demande de les calculer...

Posté par
J-P
re : Dynamique de Rotation 29-03-13 à 18:09

1)

Lorsque m2 est montée d'une distance z, m2 est descendue de la même distance z.

La conservation de l'énergie mécanique du système m1, m2 et poulie permet d'écrire :

m2.g.z - m1.g.z = (1/2).(m1+m2)v² + (1/2).J.w² (avec J le momenr d'inertie de la poulie autour de son axe de rotation).

m2.g.z - m1.g.z = (1/2).(m1+m2)v² + (1/2).J.v²/R²

avec J = (1/2).M.R² (Si la poulie peut être considérée comme un cylindre homogène)

m2.g.z - m1.g.z = (1/2).(m1+m2)v² + (1/2).(1/2).M.R².v²/R²

m2.g.z - m1.g.z = (1/2).(m1+m2)v² + (1/4).M.v²

m2.g.dz/dt - m1.g.dz/dt = (1/2).(m1+m2).2v.dv/dt + (1/4).M.2.v.dv/dt

et dz/dt = v --->

m2.g. - m1.g = (m1+m2).dv/dt + (1/2).M.dv/dt

et dv/dt est l'accélération linéaire des masses :

a = g(m2-m1)/(m1+m2 + M/2)

a = 2.g(m2-m1)/(2m1 + 2m2 + M)

et accélération angulaire de la poulie : gamma = a/R

gamma = 2.g.(m2-m1)/[R.(2m1 + 2m2 + M)]
-----
2)
La résultante des forces sur m1 est  F = T1 - m1.g

et on a  F = m1.a --->

2.g.m1.(m2-m1)/(2m1 + 2m2 + M) = T1 - m1.g

T1 = m1.g.[1 + 2.(m2-m1)/(2m1 + 2m2 + M)]

T1 = m1.g.(2m1 + 2m2 + M+ 2m2-2m1)/(2m1 + 2m2 + M)

T1 = m1.g.(4m2 + M)/(2m1 + 2m2 + M)
-----
3)

2.g.m2.(m2-m1)/(2m1 + 2m2 + M) = m2.g - T2

T2 = m2.g((1 - 2(m2-m1)/(2m1 + 2m2 + M))

T2 = m2.g(2m1 + 2m2 + M - 2m2+2m1)/(2m1 + 2m2 + M)

T2 = m2.g(4m1+ M)/(2m1 + 2m2 + M)
-----
Sauf distraction.  

Rien relu, vérifie.

Posté par
mbm95
re : Dynamique de Rotation 29-03-13 à 18:35

Merci JP, mais le truc c'est que je ne sais spas ce qu'est l'énergie mécanique (c'est hors programme) je donc trouver un moyen de résoudre ec problème sans recourir à la règle que tu as utilisée. Voilà ce que j'ai fait tu peux me dire si c'est correct?
1-Système Poulie,
RFD de rotation: MT1/axe+MT2/axe=J"   (": vitesse angulaire)
Puis je fais sortir " et je calcule avec T1=m1*g et T2=m2*g T1 et T2 étant les tensions qu'exercent les masses sur la poulie.
pour b:
Système: Masse m1
RFD de translation: -P+T=m1*a (a="*R (puisque c'est la composante tangentielle de l'accélération de la poulie non?))
puis je fais sortir T
pour c:
Je fais de même que pour b

Posté par
J-P
re : Dynamique de Rotation 29-03-13 à 19:25

(T2 - T1)*R = J.dw/dt

(T2 - T1)*R = (J/R).dv/dt

(T2 - T1)*R = ((1/2).MR²/R).dv/dt

(T2 - T1) = (1/2).M.dv/dt

dv/dt = 2(T2 - T1)/M
-----

m2g - T2 = m2.dv/dt
T2 = m2.(g - dv/dt)
----
T1 - m1.g = m1.dv/dt
T1 = m1.(g + dv/dt)
-----

dv/dt = 2(m2.(g - dv/dt) - m1.(g + dv/dt))/M

dv/dt * (1 + 2m2/M + 2m1/M) = 2g(m2-m1)/M

dv/dt * (M + 2m2 + 2m1)/M = 2g(m2-m1)/M

dv/dt = 2g.(m2-m1)/(M + 2m2 + 2m1)

dw/dt = 2g.(m2-m1)/[R.(M + 2m2 + 2m1)]

gamma = 2g.(m2-m1)/[R.(M + 2m2 + 2m1)]
----------
Sauf distraction.  



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