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Hélicoptère et hélices

Posté par
masterred
12-03-16 à 13:47

bonjour,

je suis entrain de faire un exercice de mécanique cependant je bloque sur la question 2, car j'ai un expression de vitesse trop compliquée, me bloquant pour la suite

Enoncé :


On considère un hélicoptère se déplaçant horizontalement en ligne droite. Le point A, centre de l'hélicoptère auquel est associé la masse de l'objet, s'éloigne alors de l'origine O du repère cartésien et est repéré par son abscisse x. On suppose que le point M, à l'extrémité d'une pale, décrit une trajectoire circulaire
uniforme de centre A et de rayon R dans la référentiel (A,i,j,k   ).

1) Exprimer le vecteur position OM dans le référentiel R=(O,i,j,k   ) en introduisant la base local u(r) u()
  des coordonnées polaires au point  M

2) En déduire l'expression du vecteur vitesse du point M.

3)A quelle condition sur les vecteurs i et u() la vitesse du point M est-elle maximale ? Pour quel
angle θ  cette condition est-elle réalisée ?

Hélicoptère et hélices

Posté par
vanoise
re : Hélicoptère et hélices 12-03-16 à 14:31

Bonjour,
plusieurs méthodes, plus ou moins simples, peuvent être utilisées pour résoudre ce problème. As-tu étudié en cours la "composition des vitesses" et "la composition des accélérations ? Entre autres choses : la notion de vitesse relative et la notion de vitesse d'entraînement te sont-elles familières ?

Posté par
masterred
re : Hélicoptère et hélices 12-03-16 à 14:50

non nous ne l'avons pas abordé

Posté par
vanoise
re : Hélicoptère et hélices 12-03-16 à 15:08

OK ! On peut s'en passer dans ce problème simple. Les précisions ci-dessous devraient t'aider.

\overrightarrow{OM}=x\cdot\overrightarrow{i}+R\cdot\overrightarrow{u_{r}}
Puisque R est une distance fixe au cours du temps et en orientant correctement le vecteur \overrightarrow{u_{\theta}}   :

\overrightarrow{V_{(M)}}=\dot{x}\cdot\overrightarrow{i}+R\cdot\frac{d\overrightarrow{u_{r}}}{dt}=\dot{x}\cdot\overrightarrow{i}+R\dot{\theta}\cdot\overrightarrow{u_{\theta}}
La valeur de la vitesse est la norme du vecteur vitesse :

V_{(M)}=\sqrt{\left(\overrightarrow{V_{(M)}}\right)^{2}}=\sqrt{\dot{x}^{2}+R^{2}\dot{\theta}^{2}+2\dot{x}R\dot{\theta}\left(\overrightarrow{i}\cdot\overrightarrow{u_{\theta}}\right)}

Posté par
masterred
re : Hélicoptère et hélices 12-03-16 à 15:42

je viens de comprendre mon erreur merci

donc

pour la suite de l'exercice :

2) En déduire l'expression du vecteur vitesse du point M.

3)A quelle condition sur les vecteurs i et u() la vitesse du point M est-elle maximale ? Pour quel
angle θ  cette condition est-elle réalisée ?

4) En déduire la vitesse maximale d'avancement de l'hélicoptère selon l'axe ( O , i ) sachant que la vitesse du point M doit être inférieure à la vitesse du son v(son) en tout instant.

Hélicoptère et hélices

Posté par
masterred
re : Hélicoptère et hélices 12-03-16 à 15:48

j'ai inverser dans la 4) c'est 1 - e^t

Posté par
vanoise
re : Hélicoptère et hélices 12-03-16 à 15:59

                   La vitesse est effectivement maximale lorsque les vecteurs et  \vec{u_\theta} sont colinéaires et de même sens. Je ne vois pas bien clairement l'orientation de ton angle sur ton schéma mais a priori la vitesse est maximale pour =3/4 rad. Je ne vois pas l'intérêt de ton calcul sur ce point !
Pour la dernière question, la valeur de  \dot{\theta} est-elle fournie ?

Posté par
masterred
re : Hélicoptère et hélices 12-03-16 à 16:16

l'angle est orienté dans le sens trigonométrique

je ne vois pas pourquoi =3/4 rad

non aucunes valeurs de ou de la dérivé de ne sont données

Posté par
vanoise
re : Hélicoptère et hélices 12-03-16 à 19:34

Voici un schéma qui devrait t'aider : à gauche : position quelconque ; à droite, cas où les vecteurs   et  \vec{u_\theta} sont colinéaires.
Pour la dernière question, il faut :

\dot{x}+R\dot{\theta}<V_{S}
où VS désigne la vitesse du son.

Hélicoptère et hélices

Posté par
gbm Webmaster
re : Hélicoptère et hélices 13-03-16 à 10:14

Bonjour à vous deux,

@ masterred : merci de recopier intégralement les éléments que tu postes ici (hormis les images, voire les énoncés de concours de plusieurs pages).

Pour cette fois, je laisse ton message du 12-03-16 à 15:42. La prochaine fois, je n'aurais pas de scrupule à supprimer ta démonstration manuscrite et scannée.

Merci.



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