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Niveau maths sup
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PFD sur une équation paramétrée

Posté par
Alexhen
27-05-17 à 12:06

Bonjour,

Dans le cadre de mon TIPE, je n'arrive pas à résoudre un problème : j'étudie un looping dans une montagne russe, dont la forme des rails est représentée par une clothoïde et je n'arrive pas à appliquer le PFD sur cette trajectoire.
Je m'explique : je fais mon BDF : le poids, la réaction du support et les forces de frottements. J'applique mon PFD. Je souhaite ensuite obtenir la vitesse selon le vecteur directeur tangent aux rails, mais je n'arrive pas à éliminer la réaction du support, car si je projette selon le vecteur tangent aux rails, je ne sais pas retomber sur ma vitesse...
J'espère avoir été clair...
Auriez-vous des idées ?
Merci beaucoup !

Posté par
Alexhen
re : PFD sur une équation paramétrée 27-05-17 à 12:33

Afin de rendre le problème plus clair, voici un schéma :

PFD sur une équation paramétrée

Posté par
vanoise
re : PFD sur une équation paramétrée 27-05-17 à 12:33

Bonjour
La projection de l'accélération suivant la tangente et la normale à la trajectoire puis l'application des lois de Coulomb sur les frottements solides peuvent peut-être t'aider...

Posté par
vanoise
re : PFD sur une équation paramétrée 27-05-17 à 12:53

En appelant N la réaction normale des rails et T la force de frottement, cela donne :

m.\overrightarrow{a}=m.\overrightarrow{g}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{T}

En appelant \alpha l'angle entre le vecteur poids et le vecteur unitaire \vec{U_n} normal à la trajectoire et orientée vers l'extérieur de la trajectoire comme sur ton schéma, cela donne

m.\frac{dv}{dt}=m.g.\sin\left(\alpha\right)-T=m.g.\sin\left(\alpha\right)-T

-m.\frac{v^{2}}{\rho}=m.g.\cos\left(\alpha\right)-N

\rho est le rayon de courbure de la trajectoire. Ensuite plusieurs hypothèse peuvent être faites. J'ai parlé précédemment de frottements solides... Ils sont peut être négligeables devant les frottements dus à l'air. Compte tenu des vitesses obtenues, on peut alors poser : T=k.v2...

Tout cela n'est pas simple...



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