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Mécanique

Posté par
Touker
18-08-17 à 11:18

Bonjour à tous !
On considère un régulateur de vitesse à boules, constitué d'une tige verticale (axe (Oz)) et de deux tiges articulées en O, (OB et OA) de longueur L auxquelles sont accrochées deux boules de masse m, l'ensemble tourne à une vitesse w. Les tiges font un angle a avec la verticale

Je dois trouver une relation entre a, w, g, L mais je ne sais pas comment procéder --' --'
Deja je ne trouve pas de bon repere pour commencer , je pense qu'il faut utiliser le théorème du moment cinétique appliqué à une des deux boules, mais ça me laisse dubitatif

Merci par avance pour votre aide

Posté par
odbugt1
re : Mécanique 18-08-17 à 12:09

Bonjour Touker,

Tu peux étudier le mouvement (circulaire uniforme ) de l'une des boules depuis un référentiel terrestre.
La boule étudiée est soumise à deux forces non négligeables :
- Son poids
- La tension de la tige
La deuxième loi de Newton te permettra de trouver ce que tu cherches.

Posté par
odbugt1
re : Mécanique 18-08-17 à 12:20

Bien sûr, tu peux aussi étudier le mouvement de la boule à partir d'un référentiel lié à cette boule. Ce référentiel n'étant pas galiléen, il faudra penser à introduire une force d'inertie centrifuge comme terme correctif.
A toi de choisir en fonction de ton niveau et de tes préférences la méthode la plus adaptée.

Posté par
Touker
re : Mécanique 18-08-17 à 18:52

Alors voila ce que j'ai fait :
Seconde loi de Newton appliquée à une des boules, j'écris l'expression du vecteur accélération \vec{a}=-r\dot{\theta }^2\vec{e_r} puisque la vitesse angulaire w est constante.
Du coup je projette le vecteur unitaire e_r sur (Oz) (que j'ai mis ascendant) et j'ai l\dot{\theta }^2cos(\alpha )=g
Est-ce correct ?

Posté par
odbugt1
re : Mécanique 18-08-17 à 20:39

Bonsoir,

J'ai des doutes sur ce que tu as écrit, mais il est possible que tu utilises des notations qui m'échappent.
Je me contente de projeter sur la base cylindrique la relation \vec P+\vec T = m\vec a
et je trouve comme demandé une relation entre ,,g et L

\large 
 \\ \vec P \begin{cases}0\\0\\ -mg\end{cases} \\
 \\ \vec T \begin{cases}-T.sin(\alpha)\\0\\ T.cos(\alpha)\end{cases}\\
 \\ m\vec a \begin{cases}-m.L.sin( \alpha ) \omega ^2\\0\\ 0\end{cases}
 \\

Posté par
Touker
re : Mécanique 18-08-17 à 21:58

Peux tu détailler la projection (en particulier le sin(a)) ?

Posté par
odbugt1
re : Mécanique 18-08-17 à 23:14

Ci joint un schéma qui, je pense, éclaircit mon calcul.
Pour simplifier, je n'ai représenté que deux vecteurs unitaires \vec e_r\; et\; \vec e_k\, car les composantes de toutes les forces suivant le 3e axe sont nulles.

Mécanique

Posté par
Touker
re : Mécanique 18-08-17 à 23:38

D'acc je n'avais pas orienté, mes vecteurs comme ça

Posté par
Touker
re : Mécanique 19-08-17 à 09:16

Euuuh... je projette sur quel axe pue égaliser ? Il y a un truc qui cloche, que z je n'ai pas ce que je veux

Posté par
odbugt1
re : Mécanique 19-08-17 à 09:35

Bonjour,

Projection sur l'axe de vecteur unitaire \vec e_r :
0 - T.sin() = -m.L.²sin()
soit après simplification :
T = m.L.²

Projection sur l'axe de vecteur unitaire \vec e_k :
-m.g + T.cos() = 0

En combinant ces deux relations on répond à la question posée.



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