Énergie Mécanique et Systèmes Conservatifs
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Questions and Answers

Quelle est la formulation de l'énergie mécanique d'un système ?

  • EM = EC + EP (correct)
  • EM = EC x EP
  • EM = EC / EP
  • EM = EC - EP

Quelles actions mécaniques sont incluses dans le travail élémentaire d'un système ?

  • Les actions internes et les actions conservatives
  • Les actions non conservatives, internes et extérieures (correct)
  • Seulement les actions internes
  • Aucune action mécanique

Qu'est-ce qui indique qu'un système est conservatif ?

  • L'énergie potentielle est nulle
  • L'énergie mécanique est constante (correct)
  • Le travail élémentaire est toujours positif
  • EM varie au cours du mouvement

Que représente $ ho WNC$ dans l'étude énergétique ?

<p>Le travail élémentaire des actions mécaniques non conservatives (C)</p> Signup and view all the answers

Comment peut-on exprimer la conservation de l'énergie mécanique en notation mathématique ?

<p>EM = EC + EP = Cte (B)</p> Signup and view all the answers

Que représente la dérivée par rapport au temps du moment cinétique dans un référentiel galiléen ?

<p>Le moment dynamique des forces externes (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le symbole utilisé pour représenter le moment cinétique en un point A dans le référentiel T ?

<p>L_A (D)</p> Signup and view all the answers

Dans la formule du moment cinétique, quelle quantité est ajoutée au moment des forces externes ?

<p>La vitesse du centre de masse (A)</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il si le point A n'est pas fixe dans le référentiel galiléen ?

<p>La formule du moment cinétique ne s'applique pas (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression du moment dynamique M_A aux actions mécaniques extérieures ?

<p>M_A = dL_A/dt (B)</p> Signup and view all the answers

Dans un système fermé, comment se traduit le moment cinétique d'un point fixe par rapport aux forces externes ?

<p>Il est dépendant des actions externes (B)</p> Signup and view all the answers

Que représente DA dans l'équation du moment cinétique ?

<p>La dérivée du moment cinétique (A)</p> Signup and view all the answers

Dans un système, quel est l'effet des forces internes sur le moment cinétique ?

<p>Elles ne le modifient pas (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le théorème qui s'applique au moment cinétique au point G dans un référentiel barycentrique?

<p>Théorème du moment cinétique (C)</p> Signup and view all the answers

Dans quel type de référentiel le théorème du moment cinétique s'applique-t-il?

<p>Référentiel barycentrique (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation correcte pour la dynamique externe dans le référentiel barycentrique?

<p>MG,ext = DG = LG (C)</p> Signup and view all the answers

Dans un référentiel non galiléen, la résultante dynamique d’un système matériel fermé est égale à quelle force?

<p>La résultante des actions mécaniques extérieures (D)</p> Signup and view all the answers

Que signifie le terme 'référentiel barycentrique'?

<p>C'est un référentiel qui peut être non galiléen (C)</p> Signup and view all the answers

La notation $LG*$ représente quoi dans le contexte de la dynamique?

<p>Le moment cinétique à un référentiel barycentrique (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est une des caractéristiques du référentiel barycentrique T* par rapport au référentiel galiléen?

<p>Il est souvent non galiléen (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule du moment dynamique selon le théorème de Koenig?

<p>LA = LG + mAG ∧ v(G/T) (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'équation qui décrit la force d'inertie d'entraînement Fie?

<p>Fie = -maρe(G) (B)</p> Signup and view all the answers

Comment s'exprime le moment dynamique D'A' d'un système matériel fermé?

<p>D'A' = ∫S A'M ∧ a(M/T')dm (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la contribution de la force d'inertie de Coriolis FiC?

<p>FiC = -maρC(G) (C)</p> Signup and view all the answers

Quel terme représente les actions mécaniques extérieures dans l'équation du moment dynamique?

<p>MA',ext (C)</p> Signup and view all the answers

Que représente l'accélération ae(G) dans le référentiel non galiléen T'?

<p>ae(G) prend en compte la rotation du référentiel (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression correcte de l'accélération de Coriolis aC(G)?

<p>aC(G) = 2Ω(T'/T) ∧ v(G) (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre les forces et le moment dans un système matériel fermé en A'?

<p>Le moment en A' est la somme de forces externes et d'inertie (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle du terme M A',ie dans l'équation du moment dynamique?

<p>Représente les effets d'inertie d'entraînement (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le théorème du moment cinétique par rapport à un axe D?

<p>$\frac{dL_{\Delta}}{dt} = M_{\Delta,ext}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Que représente $L_{A}$ dans le contexte du théorème du moment cinétique?

<p>Le moment cinétique par rapport à un axe D (C)</p> Signup and view all the answers

Si le point A se trouve au centre d'inertie G, que devient le théorème du moment cinétique?

<p>$\frac{dL_{G}}{dt} = M_{G,ext}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le terme représentant le moment extérieur dans le théorème du moment cinétique?

<p>$M_{A,ext}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression correcte pour le moment dynamique en un point?

<p>$\frac{dL_{A}}{dt} + v(A/T) \wedge mv(G/T) = M_{A,ext}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Comment est défini un axe D dans le cadre du théorème du moment cinétique?

<p>Passant par un point fixe A (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule correcte pour la dérivée du moment cinétique s'il n'y a pas de moment extérieur?

<p>$\frac{dL_{A}}{dt} = 0$ (B)</p> Signup and view all the answers

Quel terme est associé au changement de moment cinétique dans le théorème du moment dynamique?

<p>L'accélération angulaire (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule générale représentant la puissance des actions mécaniques extérieures ?

<p>$P_{ext} = mg imes v rac{G}{R} + abla imes heta + RC imes v rac{I}{R} + MI,C imes heta$ (A)</p> Signup and view all the answers

Quel élément n'est pas impliqué dans l'expression de la puissance des actions mécaniques extérieures ?

<p>L'intensité lumineuse (I) (A)</p> Signup and view all the answers

Dans quelle situation peut-on dire que le produit de deux torseurs est indépendant du point choisi ?

<p>Lorsqu'il s'agit de forces de contact (D)</p> Signup and view all the answers

Quel terme représente la force gravitationnelle dans le contexte de la puissance en mécanique ?

<p>$mg$ (C)</p> Signup and view all the answers

Que symbolise $RC$ dans l'expression de la puissance ?

<p>Résistance de contact (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle expression indique le produit mécanique dans le calcul de la puissance ?

<p>$RC imes v$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quel paramètre n'intervient pas dans l'expression de la puissance pour les actions mécaniques extérieures ?

<p>La distance totale parcourue (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle variable est associée à la dynamique des solides indéformables selon l'étude de la puissance ?

<p>La puissance (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Théorème du moment cinétique

La dérivée par rapport au temps du moment cinétique LA d'un système matériel fermé (S), en un point A fixe de T, est égale au moment MA,ext en A des actions mécaniques extérieures qui agissent sur  S.

Moment cinétique LA

Le moment cinétique d'un système matériel est la somme vectorielle des moments cinétiques de chaque élément du système par rapport à un point A fixe.

Moment MA,ext des actions mécaniques extérieures

Représente la somme des moments des forces externes agissant sur le système par rapport au point A.

Moment cinétique indépendant du point de référence

Le moment cinétique est indépendant du point de référence choisi dans un référentiel galiléen.

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Référentiel galiléen T

Un référentiel où les lois de Newton sont valables.

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Système matériel fermé (S)

Un système matériel où aucune masse ne quitte ou n'entre dans le système.

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vitesse instantanée v (M, t) ou v (A, t)

La vitesse instantanée de chaque point du système par rapport à un référentiel fixe.

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accélération instantanée a (M, t)

L'accélération instantanée de chaque point du système par rapport à un référentiel fixe.

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Théorème de Koenig pour le moment cinétique

Le théorème de Koenig permet de relier le moment cinétique d'un système matériel par rapport à un point G au moment cinétique du centre de masse et au moment cinétique par rapport à G.

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Théorème du moment cinétique dans un référentiel barycentrique

Le moment cinétique d'un système matériel par rapport à G dans un référentiel barycentrique est constant si le moment des forces extérieures est nul.

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Dérivée du moment cinétique dans le référentiel barycentrique

La dérivée du moment cinétique par rapport au temps dans le référentiel barycentrique est égale au moment des forces extérieures.

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Référentiel barycentrique et référentiel galiléen

Le référentiel barycentrique n'est pas forcément un référentiel galiléen.

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Théorème de la résultante dynamique dans un référentiel non galiléen

La résultante des forces extérieures agissant sur un système matériel fermé est égale à la variation de la quantité de mouvement du système dans le référentiel non galiléen.

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Théorème du moment cinétique par rapport à un axe

Le théorème du moment cinétique par rapport à un axe D s'exprime par la dérivée temporelle du moment cinétique par rapport à l'axe D, qui est égale au moment des forces externes par rapport à l'axe D.

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Moment cinétique par rapport à l'axe D

Le moment cinétique par rapport à l'axe D est le produit vectoriel du vecteur position du point A par rapport à l'origine O et la quantité de mouvement du solide. Il est projeté sur l'axe D.

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Moment des forces externes par rapport à l'axe D

Le moment des forces externes par rapport à l'axe D est la somme des moments des forces externes appliquées au solide par rapport à l'axe D.

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Théorème du moment cinétique en un point quelconque

Le théorème du moment cinétique en un point quelconque stipule que la dérivée temporelle du moment cinétique par rapport à un point A est égale à la somme des moments des forces externes appliquées par rapport au même point A.

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Moment cinétique par rapport à un point A

Le moment cinétique par rapport à un point A est le produit vectoriel du vecteur position du point A par rapport à l'origine O et la quantité de mouvement du solide.

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Moment des forces externes par rapport à un point A

Le moment des forces externes par rapport à un point A est la somme des moments des forces externes appliquées au solide par rapport au point A.

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Théorème du moment cinétique par rapport au centre d'inertie

Le théorème du moment cinétique par rapport au centre d'inertie G stipule que la dérivée temporelle du moment cinétique par rapport au centre d'inertie G est égale au moment des forces externes par rapport à G.

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Moment cinétique par rapport au centre d'inertie

Le moment cinétique par rapport au centre d'inertie G est le produit vectoriel du vecteur position du centre d'inertie G par rapport à l'origine O et la quantité de mouvement du solide.

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Puissance d'une force

La puissance d'une force est le travail effectué par cette force pendant une unité de temps.

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Puissance d'un couple

La puissance d'un couple est le moment du couple multiplié par la vitesse angulaire.

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Puissance des actions de contact

La puissance des actions mécaniques de contact peut être définie comme la somme des produits scalaires entre la force de contact et la vitesse du point d'application de la force et le moment de la force et la vitesse angulaire.

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Puissance d'un système

La puissance d'un système est la somme des puissances des actions mécaniques qui lui sont appliquées.

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Puissance des actions mécaniques extérieures

La puissance des actions mécaniques extérieures peut être définie comme la somme de la puissance de la force de gravité, la puissance du couple de torsion et la puissance des actions de contact.

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Puissance de la force de gravité

Représente la puissance appliquée par la force de gravité.

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Puissance du couple de torsion

Représente la puissance appliquée par le couple de torsion.

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Indépendance du produit scalaire

Le produit scalaire entre une force de contact et la vitesse d'un point de contact est indépendant du point de référence.

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Qu'est-ce que l'énergie mécanique ?

L'énergie mécanique d'un système est la somme de son énergie cinétique (EC) et de son énergie potentielle (EP).

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Conservation de l'énergie mécanique

Si toutes les actions mécaniques agissant sur un système dérivent d'une énergie potentielle, alors l'énergie mécanique du système se conserve pendant le mouvement. Le système est considéré comme conservatif.

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Théorème de l'énergie cinétique pour un système

Le travail élémentaire des actions mécaniques non conservatives est égal à la variation de l'énergie mécanique du système.

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Constante de l'énergie mécanique

L'énergie mécanique d'un système conservatif reste constante au cours du mouvement.

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Energie mécanique : somme de l'énergie cinétique et potentielle

L'énergie mécanique d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle. Elle représente l'énergie totale du système.

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Théorème du moment dynamique en A'

Dans un référentiel non galiléen T', le moment cinétique d'un système matériel fermé (S) en A' est égal à la somme vectorielle du moment des forces externes, du moment des forces d'inertie d'entraînement et du moment des forces de Coriolis en A'.

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Force d'inertie d'entraînement

La force d'inertie d'entraînement est une force fictive qui apparaît dans un référentiel non galiléen en raison de l'accélération du référentiel par rapport à un référentiel galiléen.

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Force d'inertie de Coriolis

La force d'inertie de Coriolis est une force fictive qui apparaît dans un référentiel non galiléen en raison de la rotation du référentiel par rapport à un référentiel galiléen.

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Théorème de la résultante dynamique

La résultante dynamique d'un système matériel fermé dans un référentiel non galiléen T' est égale à la somme vectorielle des forces externes, de la force d'inertie d'entraînement et de la force d'inertie de Coriolis.

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Accélération d'entraînement

L'accélération d'entraînement est l'accélération due à la rotation du référentiel non galiléen (T') par rapport à un référentiel galiléen (T).

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Accélération de Coriolis

L'accélération de Coriolis est l'accélération due à la vitesse d'un corps dans un référentiel non galiléen qui est en rotation par rapport à un référentiel galiléen.

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Accélération d'un point dans un référentiel non galiléen

L'accélération d'un point dans un référentiel non galiléen est la somme vectorielle de l'accélération par rapport au référentiel non galiléen, de l'accélération d'entraînement et de l'accélération de Coriolis.

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Study Notes

Cours de Mécanique du Solide - Chapitre 4: Dynamique des Solides indéformables

  • Le chapitre porte sur la dynamique des solides indéformables.
  • Le cours est basé sur le GIAP3404.
  • Le professeur est Anas Hajaji.

Section 1: Représentation Mathématique d'une Action Mécanique

  • Définition d'une Action Mécanique: Une action mécanique est toute cause capable de maintenir un corps au repos, de créer un mouvement ou de déformer un corps.
  • Classification des Actions Mécaniques: Les actions mécaniques sont classées en deux catégories:
    • Actions mécaniques à distance (ex.: champ de pesanteur, champ électromagnétique).
    • Actions mécaniques de contact.
  • Actions Mécaniques Extérieures: Actions exercées par le milieu extérieur sur un solide (S).
  • Actions Mécaniques Intérieures: Actions exercées par une partie de (S) sur une autre partie de (S).

Section 1.3: Torseur des Actions Mécaniques Extérieures

  • Torseur d'un Système (E) sur (S): Le torseur est une représentation mathématique d'une action mécanique, utilisé pour des corps rigides. Elle représente l'action mécanique d'un système (E) sur le solide (S), avec un point d'application P. La notation mathématique est présentée sur la planche.
  • Application (Exemple): Un solide composé de deux corps (A) et (B) est soumis à une force agissant à partir d'un point (E).

Section 2: Lois de la Dynamique dans un Référentiel Galiléen

  • Référentiel Galiléen: Un repère associé à un référentiel galiléen décrit un mouvement de translation rectiligne uniforme par rapport au repère absolu.
  • Principe Fondamental de la Dynamique: Dans un référentiel galiléen, le torseur dynamique d'un système (S) est égal au torseur des actions mécaniques extérieures sur ce système. La relation est présentée dans une notation vectorielle.
  • Théorème de la Résultante Dynamique: Dans un référentiel galiléen, la résultante dynamique d'un système matériel (S) est égale à la résultante des actions mécaniques extérieures qui agissent sur (S) (ma = Fext).
  • Théorème du Moment Dynamique: Dans un référentiel galiléen, le moment dynamique d'un système matériel (S) par rapport à un point A est égal au moment des actions mécaniques extérieures par rapport à ce point (MA = MA,ext).
  • Point Matériel: Les théorèmes de la résultante dynamique et du moment dynamique sont indépendants.

Section 2.3: Théorème du Moment Cinétique en un Point Fixe A dans R

  • Dérivée du Moment Cinétique: La dérivée par rapport au temps du moment cinétique d'un système matériel (S) par rapport à un point fixe A est égale au moment des actions mécaniques extérieures par rapport à ce point.

Section 2.4 & 2.5: Théorèmes du Moment Dynamique (par rapport à un axe et à un point quelconque)

  • Théorème du Moment Dynamique (Axe): La dérivée par rapport au temps du moment cinétique d'un système matériel (S) par rapport à un axe fixe est égale au moment des forces extérieures par rapport à cet axe.
  • Théorème du Moment Dynamique (Point quelconque): La dérivée par rapport au temps du moment cinétique d'un système matériel (S) par rapport à un point quelconque est égale au moment des forces extérieures par rapport à ce point.
  • Simplicité avec le Centre d'inertie (G): Si le point A est le centre d'inertie (G) du système, l'expression se simplifie.

Section 4: Lois de la Dynamique dans un Référentiel Barycentrique

  • Le référentiel barycentrique est introduit comme un cas spécifique.
  • Un système matériel fermé avec des torseurs décrit la conservation du moment cinétique par rapport au centre d'inertie (G) ; similaire à un référentiel galiléen mais pas nécessairement galiléen.

Section 5: Lois de la Dynamique dans un Référentiel Non Galiléen

  • Résultante Dynamique (Référentiel non galiléen) : La résultante dynamique dans un référentiel non galiléen est la somme de la force extérieure plus les forces d'inertie d'entrainement et de Coriolis.
  • Moment Dynamique (Référentiel non galiléen): Le moment dynamique dans un référentiel non galiléen prend en compte les moments des forces extérieures, les moments des forces d'entrainement et les moments des forces de Coriolis.
    • Les formules détaillées sont présentes pour la résultante et le moment dynamique dans un référentiel non galiléen.

Section 6: Etude Energétique des Systèmes Matériels

  • Théorème de l'Énergie Cinétique: La dérivée par rapport au temps de l'énergie cinétique d'un solide (S) est égale à la puissance des forces extérieures qui agissent sur ce solide.
  • Conservation de l'Énergie Mécanique: Si toutes les actions mécaniques dérivent d'une énergie potentielle, l'énergie mécanique du système (S) est constante au cours du mouvement.
  • Définition de la Puissance: La puissance d'un système (S) est le produit scalaire du vecteur vitesse (vitesse de translation et de rotation) et du torseur des actions mécaniques extérieures agissant sur le système.
  • Exemples d'applications: Des exemples illustrent concrètement des interactions entre des corps et des forces. Les forces incluent des forces de rappel élastique, des masses et des actions de supports.

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Description

Ce quiz explore les concepts de l'énergie mécanique dans les systèmes. Les questions portent sur la formulation de l'énergie mécanique, les actions mécaniques dans le travail élémentaire, et les caractéristiques des systèmes conservatifs. Testez vos connaissances sur l'énergie et le travail dans les systèmes physiques !

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