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Question d'Inertie

Posté par
Schwarzwolf
28-08-19 à 01:33

Bonjour à tous !

Supposons une boule de masse non nulle se déplaçant dans un espace vide à vitesse constance et en mouvement rectiligne.
Aussi, supposons trois dimensions d'espace bien définies, soit x, y et z. La boule se déplace sur l'axe x.
En faisant subir à la boule une accélération perpendiculaire à la direction de son mouvement, sa vitesse sur l'axe x est-elle conservée ? (Uniquement sur l'axe x. Sa vitesse dans l'espace importe peu).
Supposant que la boule subisse une décélération sur l'axe x, quelle équation physique nous permet de le démontrer ?

Merci d'avance.

Posté par
krinn Correcteur
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 10:18

bonjour,

Il y a un exemple simple d'un tel mouvement: celui d'une charge penetrant dans une région de l'espace où règne un champ magnétique uniforme :

cf

Comme la vitesse change en permanence de direction sans changer de module, il est clair que sa projection sur la direction de o (ce que tu appelles "sa vitesse sur l'axe x" ) varie aussi.

Posté par
Schwarzwolf
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 17:43

Bonjour,

Tout d'abord, merci pour ta réponse.
Si j'ai bien compris, lorsqu'une particule subit la force de Lorentz perpendiculairement à son vecteur directionnel initial, elle se déplace donc en suivant un mouvement circulaire et uniforme. Ce qui, de fait, implique un changement de module de ce même vecteur initial. (Dans le cas contraire, je suppose que le mouvement resterait rectiligne, mais aurait simplement changé de direction...)
Est-ce correct ?

Autre chose, il est précisé que la masse de la particule est négligeable dans le cas de l'application de cette force. Le principe reste-t-il le même lorsque l'on considère un objet relativement plus massif ? Un astéroïde, par exemple.

Posté par
krinn Correcteur
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 19:58


Citation :
lorsqu'une particule subit la force de Lorentz (qui est perpendiculaire à son vecteur vitesse à tout instant une fois qu'elle pénètre dans la zone ou regne le champ ), elle se déplace en suivant un mouvement circulaire et uniforme (si le champ est uniforme et normal à o
)

On pourrait prendre n'importe quel mouvement circulaire uniforme.

En fait le résultat est plus général: si lors d'un mouvement, l'accélération est toujours normale à la vitesse du point matériel, alors le module de la vitesse est constant mais la direction de la vitesse change en permanence (sinon il n'y aurait pas variation du vecteur vitesse)

Posté par
Schwarzwolf
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 20:27

D'accord ! En effet, ça a du sens !
Et, si on décompose le vecteur de vitesse de la boule en deux vecteurs (dont un qui n'admet qu'une direction, sur x) je suppose que c'est, cette fois, le module du vecteur qui va varier ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 20:34

si on projette sur une direction fixe, effectivement le module de cette projection va varier

Posté par
Schwarzwolf
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 20:40

Et y aurait-il une équation qui puisse résumer tout ça ? Ce qui m'intéresse, c'est de savoir à quel point le module varie, comment et selon quels paramètres !

Posté par
krinn Correcteur
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 20:48

Ça dépend du problème concret que tu étudies.
Les lois du mouvement sont données par les lois de Newton (en meca. classique)
Ensuite il suffit de projeter sur la direction voulue (même si j'ai du mal à saisir ce que tu veux en faire au juste )

Posté par
Schwarzwolf
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 21:12

Je cherche simplement à quantifier les variations du module du vecteur sur x en fonction de celui du vecteur sur y. Rien de plus !
Un exemple concret, si j'applique une force de 10 Newton perpendiculairement au mouvement d'un corps de 10 kg se déplaçant en ligne droite à 10km/h, quelle va être la variation du module de son vecteur de vitesse d'origine ?
Il y a une loi de la mécanique classique qui permet de quantifier ça ? (C'est justement ce que je cherche !)

Posté par
krinn Correcteur
re : Question d'Inertie 29-08-19 à 21:55

Ça dépend de la direction de la force à l'instant t

Il faut faire le même genre de raisonnement que dans le document cité plus haut

De plus le corps n'ira plus en ligne droite si on applique la force.

Posté par
krinn Correcteur
re : Question d'Inertie 30-08-19 à 10:57

Pour être plus concret:
Imaginons une bille en mouvement dans un plan horizontal (O,x,y) et qui suit une rigole (ou un guide) sans frottement , cf schéma

La bille est soumise a son poids et la réaction R du support (la rigole)
Le poids est compensée par la réaction normale au plan (RN) donc il ne reste dans le bilan que F, projection de la réaction dans le plan
Et F est nulle ou normale a la vitesse a tout instant, ça dépend de la forme de la rigole

Entre A et O, F est nulle: trajectoire rectiligne uniforme (principe d'inertie), à la vitesse o
A partir de O, la trajectoire s'incurve, F n'est pas nulle
On a: |F| = m v2 /
étant le rayon de courbure de la trajectoire au point considéré
v le module de la vitesse de la bille (qui est constant ici)

La trajectoire est déterminée par le vecteur F à tout instant, donc par son module ET aussi par sa direction et son sens

Si tu connais F(t), tu peux calculer les lois horaires (donc ) avec le pfd

Si tu connais la trajectoire (donc ) et v, tu calcules F

Citation :
Il y a une loi de la mécanique classique qui permet de quantifier ça ?

Oui, les lois de la dynamique, mais il faut un minimum de données pour bien spécifier un problème en physique : ici , ne connaître que le module de F est insuffisant pour caractériser le mvt

Question d\'Inertie



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