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Physique : vitesse angulaire

Posté par tiou (invité) 04-12-06 à 12:06

Bonjour à tous,

Je suis étudiant en 2e année de Médecine et j'ai été chargé de créer des concours blancs de Physique pour les 1ere année...

J'ai trouvé un bon exercice mais je ne comprends pas la résolution de la 1ere question traitant de l'expression de la vitesse angulaire.

Voici l'exercice :

Soit un récipient de rayon R et de centre O contenant un liquide de masse m (et de masse volumique ), auquel on impose une rotation autour d'un axe Oz dirigé vers le haut, de fréquence angulaire .

On définit la vitesse angulaire d'un point P situé sur le bord du récipient par :

= (OP (produit vectoriel) ) + v0

Il faut ensuite déterminer la vitesse angulaire à partir de cette expression et trouver le fameux v = R qui doit être orienté orthogonalement au plan de rotation.

En fait, ce que je ne comprend pas, c'est comment on peut trouver v orienté orthogonalement à OP et alors que je pense qu'il est orienté selon ... Mais d'après la définition du produit vectoriel, cela n'a pas de sens...

Voila, toute aide sera la bienvenue...

En vous remerciant d'avance pour votre réponse,

tiou

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique : vitesse angulaire 04-12-06 à 16:08

Bonjour,

Oz est l'axe de rotation. Dans un plan perpendiculaire à Oz en O on peut repérer la position du point P qui a une trajectoire circulaire (avec OP = R) par l'angle que fait une direction origine fixe (Ox) avec le rayon OP
On a donc
\theta\,=\,(\vec{Ox},\vec{OP})
On peut noter \vec{u} le vecteur unitaire de Oz. Il impose le sens de rotation compté positivement dans le plan perpendiculaire à l'axe de rotation en O.

On appelle vitesse angulaire du solide la dérivée
\omega\,=\,\frac{d\theta}{dt}
\omega s'exprime en rad.s-1

Si on appelle v la norme de la vitesse de P on a v\,=\,R.\omega

On appelle vecteur-rotation du solide le vecteur
\vec{\omega}\,=\,\omega.\vec{u}

\vec{v} étant le vecteur vitesse de P, alors
\vec{v}\,=\,\vec{\omega}\,\wedge\,\vec{OP}

Quatre concepts à ne pas mélanger : la norme de la vitesse (que tout le monde appelle vitesse, mais ce n'est pas une raison...), le vecteur vitesse (qui est vraiment la "vitesse" en physique), la vitesse angulaire et le vecteur-rotation.

Posté par tiou (invité)re : Physique : vitesse angulaire 04-12-06 à 16:23

Avant tout, merci beaucoup pour tous ces éléments... J'y vois beaucoup plus clair maintenant...

Mais j'aimerais encore une petite précision (désolé...)
Si j'ai bien compris, mon erreur venait de l'orientation de que je considérais comme un vecteur vitesse ... ?

Alors qu'en fait est orienté selon Oz... ? C'est à dire qu'il est normal au plan de rotation (d'après les définitions que j'ai pu trouver...), le plan de rotation étant celui où le solide se déplace ?

Voila mon dernier petit souci sur l'orientation de ...

Je vous remercie d'avance

tiou

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique : vitesse angulaire 04-12-06 à 16:33

Le vecteur-rotation \vec{\omega} est porté par l'axe de rotation.

Chaque point du solide se déplace sur un cercle dont le plan est perpendiculaire à l'axe de rotation et dont le centre est le point d'intersection de l'axe de rotation avec le plan de ce cercle.

Posté par tiou (invité)re : Physique : vitesse angulaire 04-12-06 à 16:37

Merci beaucoup Coll !!

A présent tout est clair...

Je vous souhaite une bonne fin de journée

tiou

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique : vitesse angulaire 04-12-06 à 16:38

Bonne fin de journée à toi aussi !
A une prochaine fois



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