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Repère de projection

Posté par
Ariel60
01-02-18 à 20:48

Bonsoir,
En cinématique du solide,j'ai un solide (S) en mouvement quelconque par rapport à un repère fixe Ro=(O,xo,yo,zo),et un point A qui appartient à (S).On me demande de calculer \vec{V_{Ro}}(A),en représentant le résultant dans le repère S=(A,x,y,z) est lié à (S).Ma question est:est-ce qu'il faudra d'abord exprimer \vec{OA} dans Ro puis le dériver par rapport au temps et enfin l'exprimer dans S ou bien tout de suite l'exprimer dans S,mais alors dans ce cas la vitesse de A est nulle dans Ro car on utilise le repère S=(A,x,y,z)??
J'espère que ma question a été claire
Je vous remercie

Posté par
bissinyandoup
re : Repère de projection 01-02-18 à 21:13

Hello!
Ton énoncé n'est pas très clair! Un peu plus d'informations sur l'exercice s'il te plait.
Mais ta première idée est bonne!

Posté par
bissinyandoup
re : Repère de projection 01-02-18 à 21:18

Mais tu as dis un truc qui n'est pas bon. Tu ne peux pas considerer que la vitesse de A est nulle dans R0 car tu ne connaît pas la nature exacte du mouvement. Par contre, elle est nulle dans S

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 02-02-18 à 02:49

Bonjour,
le système étudié est composé par le solide (S) qui est  une plaque triangulaire équilatérale ABC de masse m,de coté a et d'épaisseur négligeable et d'une tige (T) infuniment mince de longueur b et de masse négligeable.
Le repère S=(A,x,y,z) est lié à (S) tel que (A,y)soit parallèle à BC.
La tige(T) est soudée à  (S) au point A de telle sorte que la liaison en A est telle que le plan de (S) reste vertical et constamment perpendiculaire à (T) au cours du mouvement.(T)est confondue avec l'axe (O,x).Le résultat doit être exprimé dans le repère S=(A,x,y,z)

J'hésite avec l'expression de la vitesse de A dans Ro:Si j'exprime OA dans le repère S,alors est ce que le vecteur OA sera \vec{OA}=b \vec{x}?donc la vitesse de A sera \vec{V(A/Ro)}=b \psi ' \vec{y}
Cordialement

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 02-02-18 à 02:51

Bonjour,
Voici le schéma lié au problème:

Repère de projection

** image supprimée **

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 02-02-18 à 12:11

Bonjour
Comme te l'a fait remarquer  bissinyandoup, ta façon de t'exprimer dans tes premiers messages n'est pas claire. Il s'agit, me semble-t-il, d'exprimer la vitesse de A dans Ro en fonction des vecteurs unitaires \overrightarrow{x}\;\overrightarrow{y}\;\overrightarrow{z} de la base locale , comme il est fréquent, lors de l'étude du mouvement circulaire, d'exprimer la vitesse et l'accélération absolues en fonction des vecteurs unitaire de la base polaire locale \overrightarrow{u_{r}}\;\overrightarrow{u_{\theta}} .
D'accord avec l'expression de la vitesse de A que tu fournis dans ton dernier message.

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 02-02-18 à 13:48

Bonjour,
Est-ce que l'expression de la vitesse de A dans le message précedent est toujours valide même si A n'est pas confondu avec O? En écrivant le vecteur OA dans Ro \vec{OA}=b cos(\psi) \vec{xo}+bsin(\psi )\vec{yo},puis en dérivant par rapport au temps et enfin en réexprimant dans S, cela donne un résultat différent du message précedent:{\vec{OA}=b \psi' cos(\theta) \vec{y}-b \psi' sin(\theta)\vec{z}}
Merci infiniment

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 02-02-18 à 14:01

L'angle n'intervient pas dans l'étude du mouvement de A mais il s'agit peut-être de ta part d'une étourderie de saisie de formule. La méthode  alternative que tu proposes est tout à fait cohérente avec le résultat précédent.

\vec{OA}=b.cos(\psi)\vec{.xo}+b.sin(\psi).\vec{yo}
Je dérive par rapport au temps dans Ro :

\overrightarrow{V_{(A/Ro)}}=b.\dot{\psi}.\left[-\sin\left(\Psi\right).\overrightarrow{x_{0}}+\cos\left(\Psi\right).\overrightarrow{y_{0}}\right]
Or, justement :

\overrightarrow{y}=-\sin\left(\Psi\right).\overrightarrow{x_{0}}+\cos\left(\Psi\right).\overrightarrow{y_{0}}
J'ai noté "psi point" : (\dot{\psi} ) la dérivée de par rapport au temps.

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 02-02-18 à 14:23

Merci beaucoup!

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 02-02-18 à 14:34

Bonjour,
J'ai encore une question:
Ici la plaque peut tourner autour de l'axe (Ox) tout en restant perpendiculaire à la tige,mais alors \vec{y}devrait avoir une composante suivant \vec{zo}?
Cordialement

Posté par
bissinyandoup
re : Repère de projection 02-02-18 à 18:53

Ta question n'est pas très claire. Mais si je t'ai bien compris, tu penses que le fait que la plaque tourne autour de (Ox)  modifirait l'expression de y et par consequent changerait l'expression de V(A) c'est ça ?

Posté par
bissinyandoup
re : Repère de projection 02-02-18 à 18:58

Et bien a mon avis, Non, car si le seul mouvement de la plaque est le mouvement de rotation autour de (Ox), alors, le point A ne se déplacera pas. Et conséquent V(A/R0) ne changera pas. (Sauf erreur)

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 02-02-18 à 19:10

J'a i commis une erreur en oubliant la rotation de la plaque donc en oubliant que les vecteurs unitaires\vec{y} et \vec{z} tourne à la vitesse angulaire (point) autour de la tige.
Si tu définit le vecteur unitaire \overrightarrow{u_{\psi}} appartenant au plan (O,xo,yo) et perpendiculaire à la tige. Tu as :

\overrightarrow{V_{(A/Ro)}}=b.\dot{\psi}.\overrightarrow{u_{\psi}}
Le vecteur \overrightarrow{u_{\psi}} n'est égal au vecteur (y) que dans le cas particulier =0. Dans le cas général, \overrightarrow{u_{\psi}} dépend de et des vecteurs unitaires (y) et (z). Je te laisse faire le calcul.
Désolé : je n'avais pas lu attentivement l'intégralité de l'énoncé précédemment...

Posté par
krinn Correcteur
re : Repère de projection 02-02-18 à 19:26

Bonsoir à tous
Le dessin est trompeur

Le vecteur y n'est pas normal à zo mais à z si je lis bien
Donc effectivement V(À)/Ro ne peut pas être colinéaire à y
(Sauf pour = k)

Sauf erreur☺

Posté par
krinn Correcteur
re : Repère de projection 02-02-18 à 19:27

Oups
Pas vu ton message Vanoise, désolé

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 02-02-18 à 19:30

Bonsoir krinn
Pas de problème ! Les messages croisés sont inévitables !  

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 02-02-18 à 19:51

Pour illustrer ce qui précède, voici un schéma avec pour plan de figure le plan (A,y,z) vertical perpendiculaire à la tige (OA), le vecteur unitaire (x) étant orienté vers l'avant de la figure.

Repère de projection

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 03-02-18 à 16:22

Bonjour,
Merci beaucoup pour vos réponses,si je représente V(A)/Ro dans (S),ne s'annule telle pas puisque le repère S a pour origine A?
Cordialement

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 03-02-18 à 16:48

Relis bien mon message du  02-02-18 à 12:11 sauf la dernière ligne qui est fausse.
Ta phrase :

Citation :
si je représente V(A)/Ro dans (S)

est absurde car contradictoire. La notation V(A)/Ro désigne le vecteur vitesse de A par rapport au repère Ro, pas le vecteur vitesse de A par rapport au repère S qui est évidemment le vecteur nul.
Il te semble, j'imagine, logique d'exprimer le vecteur V(A)/Ro en fonction des vecteurs unitaire de Ro : xo,yo,zo. Ce calcul est possible mais pas particulièrement simple ni particulièrement utile ici. Il est préférable d'exprimer le vecteur vitesse de A par rapport à Ro en fonction des vecteurs unitaires x,y,z. Ces vecteurs ne sont pas fixes mais malgré tout, cette façon de procéder facilite les raisonnements. Je t'ai présenté l'analogie du mouvement circulaire où tu exprimes le plus souvent le vecteur vitesse en fonction des vecteurs mobiles ur et u...

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 03-02-18 à 16:54

Merci encore Vanoise!Je m'excuse vraiment pour les questions...

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 03-02-18 à 19:52

Citation :
Je m'excuse vraiment pour les questions...

Il n'y a pas de quoi !  Il est préférable de se poser ce genre de question maintenant que dans le stress d'un examen ou d'un concours !

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 08-02-18 à 15:36

Bonsoir,
Est-ce qu'on peut calculer la vitesse de A avec là règle de dérivation?
\vec{V_{Ro}}(A\in S)=\frac{d\vec{OA}}{dt}_{Ro}+\vec{\Omega_{T/Ro}}\Lambda \vec{OA},
\vec{\Omega_{T/Ro}} est le vecteur rotation instantanné de la tige par rapport à Ro
Je trouve \vec{V_{Ro}}(A\in S)=l \psi' cos\theta \vec{y}- l \psi' sin\theta \vec{z}
Est-ce bien la vitesse de A?
Je vous remercie

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 08-02-18 à 16:33

Bonjour
Mais justement : la vitesse de A dans Ro s'écrit :

\vec{V_{Ro}}(A\in S)=\left(\frac{d\vec{OA}}{dt}\right)_{Ro}
Que vient faire un vecteur rotation ici ?
Si tu fais le calcul direct, tu obtiens le résultat que je t'ai fourni dans mon message du 2/2/18 à 14h01.

L'autre façon simple de faire consiste à écrire comme cela a déjà été fait :

\overrightarrow{V_{(A/Ro)}}=\overrightarrow{\Omega_{T/Ro}}\wedge\overrightarrow{OA}=b.\dot{\psi}.\overrightarrow{u_{\psi}}
puis de remarquer, en utilisant éventuellement le schéma que j'ai fourni dans mon message du 2/2/18 à 19h51 :

\overrightarrow{u_{\psi}}=-\sin\left(\theta\right).\overrightarrow{z}+\cos\left(\theta\right).\overrightarrow{y}
Il s'agit bien de ce que tu obtiens.

Je crois que tu confonds avec la formule du « champ de vitesse », c'est à dire la formule qui permet d'obtenir la vitesse d'un point quelconque d'un solide, connaissant la vitesse d'un point particulier de celui-ci et le vecteur rotation instantanée caractérisant le mouvement du solide.

Par exemple ici, si (S) désigne la plaque triangulaire, il est possible de définir un vecteur rotation instantanée caractérisant la rotation de (S) par rapport à Ro. La vitesse d'un point quelconque de (S), le point B par exemple, peut s'écrire :

\overrightarrow{V_{B/Ro}}=\overrightarrow{V_{A/Ro}}+\overrightarrow{\Omega_{S/Ro}}\wedge\overrightarrow{AB}

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 08-02-18 à 17:22

Re,
Je crois que 'ai fait une erreur dans l'expression :je devrai écrire \frac{d\vec{OA}}{dt}/_{Ro}=\frac{d\vec{OA}}{dt}/_{R_T}+\vec{\Omega_{R_T/Ro}}\Lambda \vec{OA},puisque A est fixe par rapport au repère de la tige,alors \frac{d\vec{OA}}{dt}/_{R_T}=\vec{0}
Cordialement

Posté par
vanoise
re : Repère de projection 08-02-18 à 18:44

Effectivement : il est possible de passer par la relation de composition des vitesses comme tu l'as fait dans ton message de 17h22. Tu pouvais aussi appliquer dans Ro la formule du champ de vitesse en considérant que O et A appartiennent à la tige (T), la vitesse de O dans Ro étant bien sûr le vecteur nul :

\overrightarrow{V_{(A/Ro)}}=\overrightarrow{V_{O/Ro}}+\overrightarrow{\Omega_{T/Ro}}\wedge\overrightarrow{OA}=b.\dot{\psi}.\overrightarrow{u_{\psi}}

Posté par
Ariel60
re : Repère de projection 08-02-18 à 19:33

Merci beaucoup Vanoise!



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