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Vecteur Unitaire tournant

Posté par
d9nis
26-09-09 à 19:32

Bonsoir

Voici l'exercice -simple, je n'en doute pas- sur lequel je bute...

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L'espace est ramené à un repère fixe orthonormé Oxyz de base (,,). On considère, dans le plan xOy, deux vecteurs unitaires perpendiculaires r etLeur sens est tel que (r, , )forment un trièdre direct et ils tournent autour de avec la vitesse constante = d/dt, = (, r).

1 - Calculer dr/d et d/d. On exprimera le résultat dans la base (r, , ).

2 - En déduire dr/dt et d/dt et exprimer ces vecteur en fonction du vecteur =.

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Honnêtement, je ne suis pas sur de savoir comment exprimer la dérivé de vecteur, ni comment l'exprimer dans une base, pour peu que cette sous-question ne soit pas trivial.

Merci d'avance au futur intervenant

Posté par
donaldos
re : Vecteur Unitaire tournant 26-09-09 à 19:53

Travaille dans le repère dans lequel on dérive, à savoir (0,\vec{i},\vec{j},\vec{k}).

Vérifie en projetant que dans ce repère on a:

\vec{u}_r=\left(\begin{array} \cos \theta \\ \sin \theta \\ 0\end{array}\right)

et

\vec{u}_{\theta}=\left(\begin{array} -\sin \theta \\ \cos \theta \\ 0\end{array}\right)

Il ne te reste qu'à dériver et exprimer le résultat en fonction de \vec{u}_r et \vec{u}_{\theta} (ce qui est quasimment immédiat).

Posté par
d9nis
re : Vecteur Unitaire tournant 26-09-09 à 20:06

Est-ce qu'ici les coordonnés sont cartésienne? J'ai un peu de mal à m'y retrouver, aussi avec tous ces types...

Merci, pour cette première réponse

Pour la dérivation, je vois maintenant comment s'y prendre.

Cependant quand tu dis travailler dans le repère dans lequelcon dérive, il me semble que le resultat ne sera pas exprimé dans la base (r,,), parce que ce n'est pas le même repère, si?

Posté par
donaldos
re : Vecteur Unitaire tournant 26-09-09 à 22:01

Si.

Il faut en fait bien distinguer le repère dans lequel on exprime les vecteurs du repère par rapport auquel on les dérive.

Il est évident que si l'on dérivait par rapport au repère (0, \vec{u}_r,\vec{u}_{\theta},\vec{k}), \vec{u}_r et \vec{u}_{\theta} y étant constants, leur dérivée serait nulle.

On dérive donc par rapport au repère (0, \vec{i},\vec{j},\vec{k}).

Par ailleurs, on exprime les vecteurs\vec{u}_r et \vec{u}_{\theta} dans la base(\vec{i},\vec{j},\vec{k}) car il est ainsi facile de les dériver (il suffit de dériver chacune des composantes du vecteur).

A ce stade, on obtient effectivement l'expression de \frac{{\rm d}\vec{u}_r}{{\rm d}\theta} et \frac{{\rm d}\vec{u}_{\theta}}{{\rm d}\theta} dans la base formée par \vec{i}, \vec{j} et \vec{k}.

Seulement, par comparaison avec les expressions de \vec{u}_r et \vec{u}_{\theta} dans cette même base, on trouve un lien direct entre \frac{{\rm d}\vec{u}_r}{{\rm d}\theta}  et \vec{u}_{\theta} et entre \frac{{\rm d}\vec{u}_{\theta}}{{\rm d}\theta} et \vec{u}_r.

Il suffit d'écrire...

Posté par
d9nis
re : Vecteur Unitaire tournant 26-09-09 à 23:17

Citation :
Seulement, par comparaison avec les expressions de \vec{u}_r et \vec{u}_{\theta} dans cette même base, on trouve un lien direct entre \frac{{\rm d}\vec{u}_r}{{\rm d}\theta}  et \vec{u}_{\theta} et entre \frac{{\rm d}\vec{u}_{\theta}}{{\rm d}\theta} et \vec{u}_r.é


je ne comprend pas cette dernière phrase.

Posté par
donaldos
re : Vecteur Unitaire tournant 26-09-09 à 23:50

Si c'est ce que tu as lu je comprends...

Qu'as-tu trouvé pour l'instant?

Posté par
d9nis
re : Vecteur Unitaire tournant 27-09-09 à 11:06

dr/d = r'
{
sin
-cos
0
}

et

d/d = '
{
cos
sin
0
}

J'avais demandé pour le type de coordonné, mais on ne m'a pas répondu, et j'aimerais bien :p vu que j'ai du mal à reconnaitre

Posté par
donaldos
re : Vecteur Unitaire tournant 27-09-09 à 15:15

Pour la dérivation c'est faux...

Comme ce fil est suffisamment long et que je pense qu'on a fait le tour, je te donne le résultat :

\fbox{\frac{{\rm d}\vec{u}_r}{{\rm d}\theta}=\vec{u}_{\theta}}

et

\fbox{\frac{{\rm d}\vec{u}_{\theta}}{{\rm d}\theta}=-\vec{u}_{r}

Retiens, ces formules, elles sont utiles.

Concernant le système de coordonnées, l'introduction de l'angle \theta et du repère tournant associé se prête à une représentation en coordonnées cylindriques (du type (r,\theta,z)) qui serviront à repérer la position d'un point matériel dans l'espace par exemple.

Mais ta question n'a pas beaucoup de sens en soi puisque l'on ne travaille pour l'instant que sur des vecteurs.

Posté par
d9nis
re : Vecteur Unitaire tournant 27-09-09 à 18:57

Merci pour l'aide.



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