Vecteur position

CINÉTIQUE DES SYSTÈMES MATÉRIELS La cinématique concerne les positions, vitesses et accélérations de systèmes matériels. cinématique : géométrie + temps (purement mathématique) La cinétique se construit à partir de la cinématique en rajoutant la notion de masse ; son objet est l’étude des mouvements de systèmes matériels, indépendamment des causes qui les produisent. cinétique : cinématique + masse La dynamique, elle, a pour objet l’étude des mouvements en liaison avec leurs causes. dynamique

cartésiennes dans la base R y x R Le vecteur OP est défini comme étant le vecteur position du point P dans le repère R. Il z  est insignifiant de parler de position sans référer à un observateur. eθ r(t) P  En coordonnées cylindriques : Z(t) er   OP = r (t )er (θ (t )) + Z (t ) z   er (θ ), eθ (θ ) θ x En coordonnées sphériques   OP = R (t )eR (θ , ϕ ) z y  eθ (θ ),  eϕ (θ , ϕ ) ϕ P eR R θ x  eϕ  eθ y -Le vecteur vitesse exprime la variation instantanée

dérivée f ' est décroissante Remarque : En physique, la dérivée du vecteur position par rapport au temps est le vecteur vitesse. La dérivée seconde du vecteur position (dérivée du vecteur vitesse) est le vecteur accélération. La principe fondamental de la dynamique (deuxième loi de Newton) dit que la somme des forces appliquées sur un solide est égale à l’accélération de ce solide multipliée par sa masse. position position temps temps Mouvement accéléré Accélération positive Mouvement

= 0 et j = cte . 15 MÉCANIQUE CINÉMATIQUE DU POINT – CHANGEMENT DE RÉFÉRENTIEL ◗ REPRÉSENTATIONS DU MOUVEMENT vM —➞ • La trajectoire est constituée de l’ensemble des positions successives OM (t) = ➞ r(t) du point mobile M étudié. —➞ ➞ • Dans l’espace des vitesses, l’ensemble des positions successives ON (t) = v (t) constitue l’hodographe du mouvement. —➞ —➞ —➞ • Dans l’espace des phases, le point P repéré par OP = (OM , ON ) décrit la trajectoire de phase du mobile.

2.1. Donner l'expression du vecteur accélération en fonction du vecteur vitesse. 2.2. Calculer la valeur de l'accélération du centre d'inertie de la balle entre les points A et B. 3. En utilisant les résultats obtenus en 1.1.2, calculer l'intensité de la force exercée sur la balle par la crosse. L'hypothèse concernant le poids de la balle est-elle justifiée ? B - Deuxième phase Au point B, la balle quitte la crosse à la date t = 0 avec le vecteur vitesse [pic] contenu dans le

le but de déterminer les composantes du vecteur position OM et des vecteurs qui pourront être définis à partir de celui là (la vitesse et l’accélération par exemple). On choisit donc un repère d'espace dans lequel on cherche à déterminer les composantes des vecteurs. Ce choix est orienté par la géométrie du problème. I.1.1 Repère cartésien C'est un repère d'espace orthonormé, noté R, d'origine O et de vecteurs de    base ( i , j , k ) . La position du point M est caractérisée par ses coordonnées

la chute libre, déterminer les coordonnées ax et az du vecteur accélération du centre d'inertie du projectile dans le repère indiqué. 4. Donner l'expression des coordonnées du vecteur vitesse initiale v0 , notées v0x et v0z , en fonction de v0 et a. 5. On appelle vx(t) la composante horizontale du vecteur vitesse et vz(t) sa composante verticale. Déterminer l'expression des composantes horizontale et verticale vx(t) et vz(t) du vecteur vitesse du système au cours de son mouvement. 6. En

d'un vecteur position 2. vitesse position et accélération en fonction du temps (mouvement rectiligne) par Walter Fendt. 3. tracé d'un vecteur vitesse tracé d'un vecteur variation de vitesse puis d'un vecteur accélération 4. le pendule simple sur différentes planètes 5. table à coussin d’air 6. chute verticale avec frottement (f(t), v(t), a(t) (Gastebois) 7. mouvement des planètes telluriques autour du soleil (Gastebois) Table de matières I) Cinématique 1) le vecteur position 2) le vecteur vitesse

s’intéresse pas aux rotations de l’objet sur lui-même ou lorsque les dimensions de l’objet peuvent être négligées. C’est notamment le cas des charges électriques en mouvement dans un circuit électrique. On appelle trajectoire d’un mobile l’ensemble des positions successives qu’il occupe au cours du temps (voir figure I.1). Figure I.1. I. 2 I.2 : Cinématique à 1 dimension C’est le cas particulier de la trajectoire rectiligne. I.2.1 : Repérage du mobile Le mobile est repéré par une coordonnée cartésienne

Décomposons le vecteur position : (1) On peut projeter le vecteur unitaire radial sur la base cartésienne : donc : On obtient alors la vitesse par dérivation temporelle (la base cartésienne est invariante) : on peut aussi procéder directement en dérivant (1) en tenant compte du caractère variable des vecteurs de la base polaire : derdt=θeθ On tire : (2) Ce qui conduit au même résultat, explicité sur la base cartésienne, en employant : Le vecteur vitesse peut