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Mécanique 2 (PCSI)/Loi du moment cinétique : Moments de force

Leçons de niveau 14
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Notion de vecteur moment d’une force par rapport à un point A (ou moment vectoriel d’une force)

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     Remarque : le vecteur moment de la force F(M)[1] appliquée au point matériel M par rapport au point origine A à l'instant t soit A[F(M),t]=AM(t)F(M)[4],
        Remarque : le vecteur moment de la force F(M) est le vecteur moment du champ vectoriel F(M)[1] par rapport au point origine A et à l'instant t[5].

Schéma de définition du vecteur moment A[F(M),t] de la force F(M)[1] appliquée en M par rapport au point origine A au support de la force F(M)[1], l'espace physique étant orienté à droite[6]

     Le moment vectoriel de F(M)[1] par rapport à A, «A[F(M),t]» est nul si «A est sur le support de F(M)[1] »[7] et
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est non nul si « le support de F(M)[1] ne passe pas par A»[8],
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est l’ensemble {F(M),A} formant un plan : dans ce cas,
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est de direction au plan {F(M),A}[8] et
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est de sens tel que {AM(t),F(M),A[F(M),t]} direct si l'espace physique
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est de sens tel que {AM(t),F(M),A[F(M),t]} est orienté à droite[6] »[9]
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est (voir schéma ci-contre, sauf avis contraire, ce sera toujours le cas envisagé) ou
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est de sens tel que {AM(t),F(M),A[F(M),t]} indirect (au sens de la
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est physique)[10] si l'espace physique est orienté à gauche[11] (cas pratiquement
                      Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est physique) si l'espace physique est orienté à gauche jamais envisagé)»[12],[8],
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est de norme «A[F(M),t]=AM(t)F(M)|sin[AM(t),F(M)^]|=F(M){AM(t)|sin(α)|}
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est de norme «A[F(M),t] =F(M)𝖽(t)»[8] dans laquelle
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est 𝖽(t) est la distance entre le support de F(M)[1] à l'instant t et le point origine A de définition de A[F(M),t],
        Le moment vectoriel de F(M) par rapport à A, «A[F(M),t]» est 𝖽(t) est grandeur appelée « bras de levier de la forceF(M)[1] relativement à A»[13].

Changement d’origine de calcul du moment vectoriel d’une force

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     Le « vecteur moment de la force F(M)[1] appliquée au point matériel M par rapport au point origine A à l'instant t»
        Le « vecteur moment de la force F(M) étant le « vecteur moment du champ vectoriel F(M) par rapport à A à l'instant t»[5],
        Le « vecteur moment de la force F(M) étant la formule de changement d'origine du calcul de vecteur moment d'un champ vectoriel s'y applique
        Le « vecteur moment de la force F(M) étant «(O,O)2,O[C(M)]=O[C(M)]+OOC(M)»[14],[15] où le champ vectoriel C(M) est la force F(M)[1], soit
        Le « vecteur moment de la force F(M) étant «(O,O)2,O[F(M),t]=O[F(M),t]+OOF(M)»[14].

Définition du moment (scalaire) d’une force par rapport à un axe Δ, bras de levier de la force

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Équiprojectivité du « moment vectoriel d'une force »

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     Un champ de vecteurs f(M) d'un espace affine euclidien tridimensionnel [14] étant équiprojectif ssi «(M,N)2,f(M)MN=f(N)MN»[16], nous savons que
     le champ de vecteurs « moment d'un champ vectoriel quelconque C(M) défini par P[14], P[C(M)]=PMC(M)[5] »
     le champ de vecteurs « moment d'un champ vectoriel quelconque C(M) est équiprojectif c.-à-d. «(P,Q)2[14], P[C(M)]PQ=Q[C(M)]PQC(M)»[17].

     Le « vecteur moment de la force F(M)[1] appliquée au point matériel M par rapport au point origine A à l'instant t»
        Le « vecteur moment de la force F(M) étant le « vecteur moment du champ vectoriel F(M) par rapport à A à l'instant t»[5],
        Le « vecteur moment de la force F(M) étant on peut lui appliquer la propriété d'équiprojectivité soit «(A,A)2[14], A[F(M),t]AA=A[F(M),t]AA»[17].

     Remarque : le vecteur moment de la force F(M)[1] appliquée au point matériel M par rapport au point origine A à l'instant t soit A[F(M),t]=AM(t)F(M)
        Remarque : le vecteur moment de la force F(M) étant aussi le « 2ème vecteur des éléments de réduction en A du torseur glisseur [18] de résultante F(M)»[19],
        Remarque : le vecteur moment de la force F(M) étant aussi « torseur glisseur𝒯statd’éléments de réduction en A, {F(M)A[F(M),t]=AM(t)F(M)}A» et
     Remarque : le « moment d'un torseur au point A» étant par définition un « champ de vecteurs équiprojectif »[20] (sans autre développement)
     Remarque : le « vecteur moment de la force F(M)[1] appliquée au point matériel M par rapport au point origine A à l'instant t est équiprojectif ».

Définition du moment scalaire d'une force par rapport à un axe Δ

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     Considérant un axe Δ quelconque[21] et deux points quelconques (distincts) de cet axe (A,AA)Δ2,
           Considérant un axe Δ quelconque l'équiprojectivité du vecteur moment de la force F(M)[1] appliquée au point matériel M à l'instant t
              Considérant un axe Δ quelconque l'équiprojectivité du vecteur moment de la force F(M) «A[F(M),t]AA=A[F(M),t]AA»[22]
              Considérant un axe Δ quelconque l'équiprojectivité du vecteur moment de la force F(M) soit, en orientant l'axe Δ par uΔ AA=AAuΔ et en simplifiant par AA0,
              Considérant un axe Δ quelconque l'équiprojectivité du vecteur moment de la force F(M) «A[F(M),t]uΔ=A[F(M),t]uΔ»[23], cette valeur constante sur Δ définissant
              Considérant un axe Δ quelconque l'équiprojectivité du vecteur moment de la force F(M) le moment (scalaire) de la force F(M)[1] appliquée au point matériel M à l'instant t
                 Considérant un axe Δ quelconque l'équiprojectivité du vecteur moment de la force F(M) le moment (scalaire) de la force F(M) par rapport à l'axe Δ.

1ère méthode de détermination du moment scalaire d'une force par rapport à un axe Δ

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     Pour exprimer le moment scalaire d’une force F(M)[1] appliquée au point matériel M par rapport à un axe Δ orienté par uΔ, on peut

  • déterminer les composantes de son moment vectoriel en un point AΔ dans une base orthonormée « directe si l'espace est orienté à droite[6] »[9] (pratiquement toujours le cas considéré) ou
    déterminer les composantes de son moment vectoriel en un point AΔ dans une base orthonormée « indirecte (au sens de la physique)[10] si l'espace est orienté à gauche[11] »[12]
          déterminer les composantes de son moment vectoriel en un point AΔ dans une base orthonormée « indirecte (au sens de la physique)(cas pratiquement jamais envisagé) et
  • multiplier scalairement par uΔ[24] pour obtenir le moment scalaire cherché[25].

2ème méthode de détermination du moment scalaire d'une force par rapport à un axe Δ, notion de bras de levier de la force relativement à l'axe

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     Méthode à préférer car c'est, en général et de très loin, la plus rapide.

     Préliminaire : De «Δ[F(M),t]=[AM(t)F(M)]uΔ,AΔ», produit mixte des trois vecteurs «{AM(t),F(M),uΔ}»[26]
     Préliminaire : De «Δ[F(M),t]=[AM(t)F(M)]uΔ,AΔ», ce dernier est nul si ces trois vecteurs sont coplanaires[27] ;
     Préliminaire : or «AΔ» alors que «M a priori Δ»[28] «AM(t) et uΔ ne sont pas colinéaires et forment un plan (Π)», on a deux cas de figures suivant que F(M)(Π) ou (Π) :

Schéma en perspective de définition du moment scalaire d'une force par rapport à un axe, le support de la force appliquée en un point extérieur à l'axe coupant ce dernier
Schéma en perspective de définition du moment scalaire d'une force par rapport à un axe, le support de la force appliquée en un point extérieur à l'axe ne coupant pas ce dernier

     Ci-contre à gauche le cas de figure dans lequel la force F(M)[1] appliquée au point matériel M appartient au plan {AM(t),uΔ},
     Ci-contre à gauche les trois vecteurs F(M)[1], AM(t) et uΔ étant coplanaires le moment scalaire de F(M)[1] par rapport à Δ est nul[27]
     Ci-contre à gauche soit mathématiquement «Δ[F(M),t]=0» ;

     Ci-contre à droite le cas de figure dans lequel la force F(M)[1] appliquée au point matériel M n'appartient pas au plan {AM(t),uΔ},
     Ci-contre à droite les trois vecteurs F(M)[1], AM(t) et uΔ n'étant pas coplanaires le moment scalaire de F(M)[1] par rapport à Δ est 0[29]
     Ci-contre à droite soit mathématiquement «Δ[F(M),t]0» ;
     Ci-contre à droite décomposant la force F(M)[1] en une composante à Δ «F» et
        Ci-contre à droite décomposant la force F(M) en une composante à Δ «F» soit
  Ci-contre à droite décomposant la force «F(M)=F(M)+F(M)», on déduit de la distributivité de la multiplication mixte[26]
  Ci-contre à droite décomposant la force «F(M)=F(M)+F(M)», on déduit de la distributivité par rapport à l'addition vectorielle[30]
  Ci-contre à droite décomposant la force «Δ[F(M),t]={AM(t)[F(M)+F(M)]}uΔ
  Ci-contre à droite décomposant la force «Δ[F(M),t] =[AM(t)F(M)]uΔ+[AM(t)F(M)]uΔ
  Ci-contre à droite décomposant la force «Δ[F(M),t] =Δ[F(M),t]+Δ[F(M),t]», le 1er terme étant nul[31] ;

Schéma en vue de dessus de définition du moment scalaire d'une force par rapport à un axe, le support de la composante de la force sur le plan perpendiculaire à l'axe appliquée en un point extérieur à l'axe ne passant pas par la trace de ce dernier sur le plan

                                                 Ci-contre à droite décomposant la force il reste donc à évaluer Δ[F(M),t] [schéma ci-contre à droite] :
                                                 Ci-contre à droite tout d'abord on cherche le signe du moment scalaire [le sens «+» de rotation dans le plan à l’axe Δ et
                                                 Ci-contre à droite tout d'abord on cherche le signe du moment scalaire [passant par M (c.-à-d. le plan de la figure ci-contre) étant
                                                 Ci-contre à droite tout d'abord on cherche le signe du moment scalaire [défini par le sens de uΔ (sur l'exemple ci-contre sens
                                                 Ci-contre à droite tout d'abord on cherche le signe du moment scalaire [défini par le sens de uΔ (trigonométrique[32])] :
                                                 Ci-contre à droite tout d'abord si F(M) tend à faire tourner M dans le sens «+» le moment scalaire est >0 et
                                                 Ci-contre à droite tout d'abord si F(M) tend à faire tourner M dans le sens «» le moment scalaire est <0,
                                                 Ci-contre à droite tout d'abord d'où, dans l’exemple ci-contre, «Δ[F(M),t]<0»,
                                                 Ci-contre à droite ensuite on détermine la valeur absolue du moment scalaire par «|Δ[F(M),t]|=F(M)𝖽(t)»[33]
                                                 Ci-contre à droite ensuite «𝖽(t) est le bras de levier, à l'instant t, de F(M) relativement à Δ» c.-à-d.
                                                 Ci-contre à droite ensuite «𝖽(t) est la « distance orthogonale entre le support de𝐅(𝐌)et l’axe »[34],
                                                 Ci-contre à droite enfin on en déduit la valeur de «Δ[F(M),t]» :
                                                 Ci-contre à droite enfin si F(M) tend à faire tourner M dans le sens «+», «Δ[F(M),t]=+F(M)𝖽(t)» et
                                                 Ci-contre à droite enfin si F(M) tend à faire tourner M dans le sens «», «Δ[F(M),t]=F(M)𝖽(t)» [cas de la figure immédiatement au-dessus].

     Conclusion : Si « le support de la force F(M)[1] coupe (au sens large[35]) l'axe Δ de définition du moment scalaire de la force F(M)[1] »,
              Conclusion : Si « le support de la force F(M) coupe (au sens large) l'axe Δ de définition le moment scalaire de la force F(M)[1] est nul «Δ[F(M),t]=0»,
     Conclusion : si « le support de la force F(M)[1] et l’axe Δ de définition du moment scalaire de cette force ne sont pas coplanaires »,
        Conclusion : Si « le support de la force F(M) et l'axe Δ de définition le moment scalaire de la force F(M)[1] est non nul «Δ[F(M),t]0» et
           Conclusion : Si « le support de la force F(M) et l'axe Δ de définition le moment scalaire de la force F(M) est égal au moment scalaire de la composante F(M) de la force F(M)[1] sur le
            Conclusion : Si « le support de la force F(M) et l'axe Δ de définition le moment scalaire de la force F(M) est égal au moment scalaire de la composante plan passant par M et à l'axe :
        Conclusion : Si « le support de la force F(M) et l'axe Δ de définition si F(M) tend à faire tourner M dans le sens «+», «Δ[F(M),t]=Δ[F(M),t]=+F(M)𝖽(t)» et
        Conclusion : Si « le support de la force F(M) et l'axe Δ de définition si F(M) tend à faire tourner M dans le sens «», «Δ[F(M),t]=Δ[F(M),t]=F(M)𝖽(t)»,
        Conclusion : Si « le support de la force F(M) et l'axe Δ de définition avec «𝖽(t) le bras de levier, à l'instant t, de F(M) relativement à Δ» dans les deux cas.

Exemples de calcul de moment scalaire de force : moment scalaire de la tension de la tige idéale rigide et moment scalaire du poids dans l’exemple du pendule pesant simple (P.P.S.) à un degré de liberté

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     Préliminaire : Toujours préférer faire des schémas de situation avec des « paramètres de position positifs » de façon à raisonner sur le schéma sans avoir à « tenir compte du signe du paramètre »[36] ;
     Préliminaire : ci-dessous l'exemple de calcul du moment scalaire du poids d'un P.P.S[37]. à un degré de liberté [à t=0 le P.P.S[37]. étant écarté de θ0 de sa position d’équilibre stable θéq=0 et
           Préliminaire : ci-dessous l'exemple de calcul du moment scalaire du poids d'un P.P.S. à un degré de liberté [lâché sans vitesse initiale θ˙0=0, le point matériel M décrit alors un mouvement circulaire
           Préliminaire : ci-dessous l'exemple de calcul du moment scalaire du poids d'un P.P.S. à un degré de liberté [de rayon 𝑙[38] d'axe Δ au plan vertical de lancement[39]]
           Préliminaire : ci-dessous l'exemple de calcul du moment scalaire du poids d'un P.P.S. en faisant deux schémas de situation avec un changement de signe du paramètre de position
           Préliminaire : ci-dessous l'exemple de calcul du moment scalaire du poids d'un P.P.S. en faisant deux schémas de situation pour y souligner l'intérêt de faire un schéma avec θ(t)>0

     Schémas de situation à l'instantt avec θ(t)>0 à gauche (schéma souhaitable) et θ(t)<0 à droite (schéma à éviter autant que possible) :

Schéma représentant un pendule pesant simple (P.P.S.) à un degré de liberté ainsi que les deux forces agissant sur M à un instant où le paramètre de position est positif
Schéma représentant un pendule pesant simple (P.P.S.) à un degré de liberté ainsi que les deux forces agissant sur M à un instant où le paramètre de position est négatif

     Ci-contre à gauche schéma représentant un P.P.S[37]. à un degré de liberté ainsi que les deux forces agissant sur M à un instant où l'abscisse angulaire θ de ce dernier est >0, schéma souhaitable n'induisant pas d'erreur potentielle de signe sur l'évaluation du moment scalaire du poids de M «Δ[mg]» si on oublie le signe de θ ;

     ci-contre à droite schéma représentant un P.P.S[37]. à un degré de liberté ainsi que les deux forces agissant sur M à un instant où l'abscisse angulaire θ de ce dernier est <0, schéma à éviter car susceptible d'induire une erreur de signe sur l'évaluation du moment scalaire du poids de M «Δ[mg]» si on oublie le signe de θ, en effet
     ci-contre à droite on observe, sur le schéma de droite, que mg tendant à faire tourner M dans le sens «+» «Δ[mg]>0» avec Δ[mg]=mg𝖽 dans laquelle le bras de levier de mg s'écrit «𝖽=𝑙|sin(θ)|»[40],[38] d'où l'erreur potentielle si on oublie le signe de θ du schéma en écrivant «𝖽=𝑙sin(θ)»[38] ce qui conduit à un bras de levier <0 contraire à la définition d'un bras de levier[40]
     ci-contre à droite on observe, [en fait, comme θ est <0 sur le schéma ci-contre à droite, on a «|sin(θ)|=sin(θ)» et par suite «𝖽=𝑙sin(θ)» Δ[mg]=mg𝑙sin(θ)>0 conforme au signe du moment scalaire de mg observé sur le schéma, (g étant l'intensité de la pesanteur c.-à-d. g=g)].

     Évaluation du moment scalaire du poids du P.P.S[37]. relativement à l'axeΔ_ (sur le schéma ci-contre à gauche) : on observe, sur ce schéma, que mg tendant à faire tourner M dans le sens «» «Δ[mg]<0» avec |Δ[mg]| =mg𝖽 dans laquelle le bras de levier de mg s'écrit «𝖽=𝑙|sin(θ)| =𝑙sin(θ)»[38] {θ>0 sur le schéma},
                                                                  soit |Δ[mg]|=mg𝑙sin(θ)[38] et, en posant g=g[41], «Δ[mg,t]=mg𝑙sin[θ(t)]»[42] compte-tenu de son caractère négatif sur ce schéma.

     Évaluation du moment scalaire de la tension de la tige idéale rigide du P.P.S[37]. relativement à l'axeΔ_ (sur le schéma ci-dessus à gauche) : le support de la tension T(t) de la tige idéale rigide coupant l’axe Δ, son moment scalaire par rapport à cet axe est nul soit «Δ[T(t)]=0»[43],[44].

Distinction entre forces extérieures et intérieures appliquées à un système discret fermé de points matériels, généralisation à un système continu fermé de matière

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Distinction entre forces extérieures et intérieures appliquées à un système discret fermé de points matériels

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     La distinction entre forces extérieures et intérieures appliquées à un système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] dans lequel «N{1}» introduite au paragraphe « système des forces extérieures et système des forces intérieures s'exerçant sur un système de points matériels fermé » du chap.6 de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) » est rappelée ci-dessous :

  • le système des forces extérieures appliquées au système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] est l'ensemble des forces {Fi{extk}}i[[1,N]] que chaque système (Σk) extérieur au système de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] exerce sur chaque point matériel Mi de ce dernier ;
  • le système des forces intérieures agissant dans le système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] est l'ensemble des forces {Fij}(i,ji)[[1,N]]2 que chaque point matériel Mj du système de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] exerce sur chaque point matériel Mi de ce dernier.

Généralisation à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle

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     Il existe deux types principaux de forces s'exerçant sur un système continu de matière d'expansion tridimensionnelle qui seront vus plus en détail aux paragraphes « champs de forces volumique ou surfacique dans un fluide, exemples », « champ de force volumique et sa densité volumique de force, retour sur les exemples » et « champ de force surfacique et sa densité surfacique de force, cas de la densité surfacique de force pressante » du chap.1 de la leçon « Statique des fluides (PCSI) » :

  • les forces volumiques(forces de champ) s’exerçant sur tous les pseudo-points de l'expansion tridimensionnelle (𝒱)[45], forces volumiques notées dFV(M)=fV(M)d𝒱M avec fV(M) densité volumique de force de champ au point M et
  • les forces surfaciques(forces de contact) s'exerçant sur chaque surface élémentaire de la surface fermée limitant un pseudo-point[45], forces surfaciques notées d2FS(NM)= fS(NM)d2SNM[46] avec fS(NM) densité surfacique de force de contact au point NM [NM désignant un point de la surface fermée limitant le pseudo-point centré en M[45]].

     On fait également la distinction entre forces extérieures et intérieures appliquées à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle (𝒱) en prolongeant celle faite dans le paragraphe « distinction entre forces extérieures et intérieures appliquées à un système discret fermé de points matériels » ci-dessus selon :

  • les forces extérieures appliquées au système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle (𝒱), lesquelles sont des deux types principaux de forces rappelés ci-dessus à savoir
    des forces volumiques (c.-à-d. de champ) dFV,{M,d𝒱M}extk(M)=fV,Mextk(M)d𝒱M que l'extérieur du système exerce sur chaque pseudo-point centré en M(𝒱)[45] ou
    des forces surfaciques (c.-à-d. de contact) d2FS,{N,d2SN}extl(N)=fS,Nextl(N)d2SN[46] que l'extérieur du système exerce sur chaque point N de la surface fermée limitant (𝒱) ;
  • les forces intérieures agissant dans le système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle (𝒱) limitée par la surface fermée (S) sont
    des forces de champ s'exerçant entre deux pseudo-points du système[45] (elles sont d'un autre type que les deux types principaux de forces rappelés ci-dessus, on pourrait les qualifier de « bivolumiques »[47]) à savoir d2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)[48] force que le pseudo-point centré en M[45] exerce sur le pseudo-point centré en M[45] {le rapport fbivol,MM(M)= d2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)d𝒱Md𝒱M pourrait être appelé densité bivolumique de force que M exerce sur M} ou
    des forces de contact entre deux pseudo-points[45] voisins d2FS,{N,d2SN}{Nvoisin,d2SN}(N) =fS,NNvoisin(N)d2SN[46].

     Remarque 1 : Dans le cas où le système continu de matière devient d'expansion surfacique(𝒮) parce que une des dimensions de l'expansion volumique initiale est infiniment petite,
     Remarque 1 : les forces volumiques de champ initiales sont à remplacer par des forces surfaciques de champ s'exerçant sur tous les pseudo-points de l'expansion surfacique(𝒮)[49] notées dFS(M)= fS(M)d𝒮M avec fS(M) densité surfacique de force de champ au point M et
     Remarque 1 :les forces surfaciques de contact initiales sont à remplacer par des forces linéiques de contact s'exerçant sur chaque longueur élémentaire de la courbe fermée limitant un pseudo-point[49], notées d2F𝑙(NM)=f𝑙(NM)d2𝑙NM[50] avec f𝑙(NM) densité linéique de force de contact au point NM [NM désignant un point de la courbe fermée limitant le pseudo-point centré en M[49]] ;

     Remarque 1 : on distingue : les forces extérieures appliquées au système continu fermé d'expansion surfacique (𝒮), lesquelles sont des deux types principaux de forces rappelés ci-dessus à savoir
des forces surfaciques (c.-à-d. de champ) dFS,{M,d𝒮M}extk(M)=fS,Mextk(M)d𝒮M que l'extérieur du système exerce sur chaque pseudo-point centré en M(𝒮)[49] ou
des forces linéiques (c.-à-d. de contact) d2F𝑙,{N,d2𝑙N}extl(N)=f𝑙,Nextl(N)d2𝑙N[50] que l'extérieur du système exerce sur chaque point N de la courbe fermée limitant (𝒮) ;

     Remarque 1 : on distingue : les forces intérieures agissant dans le système continu fermé d'expansion surfacique (𝒮) limitée par la courbe fermée (C) sont des forces de champ s'exerçant entre deux pseudo-points du système[49] (sont d'un autre type que les deux types principaux de forces rappelés ci-dessus, on pourrait les qualifier de « bisurfaciques »[51]) à savoir d2F{M,d𝒮M}{M,d𝒮M}(M)[52] force que le pseudo-point centré en M[49] exerce sur le pseudo-point centré en M[49] {le rapport fbisurf,MM(M)=d2F{M,d𝒮M}{M,d𝒮M}(M)d𝒮Md𝒮M pourrait être appelé densité bisurfacique de force que M exerce sur M} ou des forces de contact entre pseudo-points[49] voisins d2FS,{N,d2𝑙N}{Nvoisin,d2𝑙N}(N)= fS,NNvoisin(N)d2𝑙N[50].

     Remarque 2 : Dans le cas où le système continu de matière devient d'expansion linéique(Γ) parce que deux des dimensions de l'expansion volumique initiale sont infiniment petites,
     Remarque 2 : les forces volumiques de champ initiales sont à remplacer par des forces linéiques de champ s'exerçant sur tous les pseudo-points de l'expansion linéique(Γ)[53] notées dF𝑙(M)= f𝑙(M)d𝑙M avec f𝑙(M) densité linéique de force de champ au point M et
     Remarque 2 :les forces surfaciques de contact initiales sont à remplacer par des forces de contact s'exerçant entre chaque pseudo-point[53] voisin, notées fMMg(M) ou fMMd(M) suivant que le pseudo-point[53] voisin du pseudo-point[53] centré en M est situé d'un côté ou de l'autre {forces de contact exercées sur l'un ou l'autre des pseudo-points[53] extrêmes limitant l'expansion linéique (Γ)} ;

     Remarque 2 : on distingue : les forces extérieures appliquées au système continu fermé d'expansion linéique (Γ), lesquelles sont des deux types principaux de forces rappelés ci-dessus à savoir
des forces linéiques (c.-à-d. de champ) dF𝑙,{M,d𝓁M}extk(M)=f𝑙,Mextk(M)d𝓁M que l'extérieur du système exerce sur chaque pseudo-point centré en M(Γ)[53] ou
les forces de contact exercées sur les pseudo-points[53] extrêmes limitant l'expansion linéique (Γ), fNgextl(Ng) ou fNdextl(Nd) que l'extérieur du système exerce sur chaque point extrême limitant (Γ) suivant le côté considéré ;

     Remarque 2 : on distingue : les forces intérieures agissant dans le système continu fermé d'expansion linéique (Γ) sont des forces de champ s'exerçant entre deux pseudo-points du système[53] (sont d'un autre type que les deux types principaux de forces rappelés ci-dessus, on pourrait les qualifier de « bilinéiques »[54]) à savoir d2F{M,d𝑙M}{M,d𝑙M}(M)[55] force que le pseudo-point centré en M[53] exerce sur le pseudo-point centré en M[53] {le rapport fbilin,MM(M)=d2F{M,d𝑙M}{M,d𝑙M}(M)d𝑙Md𝑙M pourrait être appelé densité bilinéique de force que M exerce sur M} ou des forces de contact entre pseudo-points[49] voisins fMMg(M) ou fMMd(M) suivant que le pseudo-point[53] voisin du pseudo-point[53] centré en M est situé d'un côté ou de l'autre.

Conséquence du principe des actions réciproques sur le système des forces intérieures

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     Le principe des actions réciproques (ou 3ème loi de Newton[56]) a déjà été énoncé et commenté au paragraphe « énoncé du principe des actions réciproques et commentaires » du chap.6 de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) », il ne s'agit donc que d'un rappel dans les deux 1ers sous-paragraphes ci-dessous.

Rappel : énoncé du principe des actions réciproques

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Début d’un théorème
Fin du théorème

Rappel : résultante des forces intérieures s’exerçant sur un système discret fermé de points matériels

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     La résultante des forces intérieures Fint s’exerçant sur le système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] avec «N{1}» étant définie selon «Fint=i=1..N[j=1..NjiFij] =i=1..N[j=1..i1j=i+1..NFij]»[59], on déduit du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne[60] « la nullité de la résultante des forces intérieures s’exerçant sur un système de points matériels fermé en dynamique newtonienne » (on établit de la même façon[60] que la propriété reste applicable en dynamique relativiste) soit «Fint=0»[61].

Généralisation : résultante des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé de matière

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     La résultante des forces intérieures Fint s’exerçant sur le système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle (𝒱) étant définie selon «Fint=Fint. de champ+Fint. de contact» avec «Fint. de champ =(M,M)(𝒱)2d2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)»[62],[48] et «Fint. de contact= M(𝒱)[NMdSMd2FS,{NM,d2SN}{Nvoisin de NM,d2SN}(NM)]»[63],[46], on déduit du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne[60] (appliqué dans chaque résultante partielle Fint. de champ et Fint. de contact en regroupant les termes par couples) la nullité de chaque résultante partielle et par suite « la nullité de la résultante des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé d'expansion tridimensionnelle en dynamique newtonienne » (on établit de la même façon[60] que la propriété reste applicable en dynamique relativiste) soit «Fint=0».

     Remarques : Ce qui vient d'être établi pour un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle est encore applicable pour un système continu fermé de matière d'expansion surfacique ou linéique, les seules modifications portant sur le type d'intégrales y intervenant :

     Remarques : La résultante des forces intérieures Fint s’exerçant sur le système continu fermé de matière d'expansion surfacique (𝒮) étant définie selon «Fint=Fint. de champ+Fint. de contact» avec «Fint. de champ =(M,M)(𝒮)2d2F{M,d𝒮M}{M,d𝒮M}(M)»[64],[50] et «Fint. de contact= M(𝒮)[NMd𝑙Md2F𝑙,{NM,d2𝑙N}{Nvoisin de NM,d2𝑙N}(NM)]»[65],[48], on déduit du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne[60] (appliqué dans chaque résultante partielle Fint. de champ et Fint. de contact en regroupant les termes par couples) la nullité de chaque résultante partielle et par suite « la nullité de la résultante des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé d'expansion surfacique en dynamique newtonienne » (on établit de la même façon[60] que la propriété reste applicable en dynamique relativiste) soit «Fint=0».

     Remarques : La résultante des forces intérieures Fint s’exerçant sur le système continu fermé de matière d'expansion linéique (Γ) étant définie selon «Fint=Fint. de champ+Fint. de contact» avec «Fint. de champ =(M,M)(Γ)2d2F{M,d𝑙M}{M,d𝑙M}(M)»[66],[55] et «Fint. de contact= M(Γ)[fMMg(M)+fMMd(M)]d𝑙M»[67],[68], on déduit du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne[60] (appliqué dans chaque résultante partielle Fint. de champ et Fint. de contact en regroupant les termes par couples) la nullité de chaque résultante partielle et par suite « la nullité de la résultante des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé d'expansion linéique en dynamique newtonienne » (on établit de la même façon[60] que la propriété reste applicable en dynamique relativiste) soit «Fint=0».

Vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système discret fermé de points matériels par rapport à un « point origine quelconque A », moment résultant scalaire de ces forces intérieures par rapport à un « axe quelconque Δ »

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Vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système discret fermé de points matériels par rapport à un point origine A quelconque

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     Le vecteur moment résultant, par rapport au point origine A, des forces intérieures s’exerçant sur le système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] avec «N{1}» est définie selon «A,int=i=1..N[j=1..NjiA(Fij)]=i=1..N[j=1..NjiAMiFij]=i=1..N[j=1..i1j=i+1..NAMiFij]» ;

     on déduit du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne[60] « la nullité du moment résultant vectoriel des forces intérieures s’exerçant sur un système de points matériels fermé en dynamique newtonienne par rapport à un point origine A quelconque »[21] (on établit de la même façon[60] que la propriété reste applicable en dynamique relativiste) soit «A,int=0».

     Démonstration : « en associant les termes de la somme i=1..N[j=1..i1j=i+1..NAMiFij] par couple {AMiFij,AMjFji}» dont la somme vaut «AMiFij+AMjFji= AMiFij+AMj(Fij) après avoir utilisé la 1ère relation du principe des actions réciproques à savoir Fji=Fij» ou encore, après « factorisation vectorielle à droite par Fij»[69] et utilisation de la relation de Chasles[70] sur l’autre facteur «[AMiAMj]Fij=MjMiFij=0 par la 2ème partie du principe des actions réciproques » d'où la nullité de chaque somme de couple «AMiFij+AMjFji=0» et par suite, en faisant la somme sur tous les couples différents possibles «A,int=0».

Moment résultant scalaire des forces intérieures s’exerçant sur un système discret fermé de points matériels par rapport à un axe Δ quelconque

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     De la propriété du vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur le système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] [avec N{1}] par rapport à un point origine A quelconque[21], soit «A,int=0,A»[71] et
     de la définition d'un moment scalaire relativement à un axe Δ quelconque[21] à partir du vecteur moment relativement à un point A de l'axe, ce dernier étant orienté par le vecteur unitaire uΔ, on en tire
     de la définition du moment scalaire des forces intérieures s’exerçant sur le système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] [avec N{1}] par rapport à l'axe Δ quelconque[21] «Δ,int= A,intuΔ,AΔ,Δ»[71] puis
     on en déduit « la nullité du moment résultant scalaire des forces intérieures s’exerçant sur un système de points matériels fermé en dynamique newtonienne (et aussi relativiste) par rapport à l'axe Δ quelconque[21] » soit «Δ,int=0,Δ»[71].

Généralisation : vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé de matière par rapport à un « point origine quelconque A », moment scalaire résultant de ces forces intérieures par rapport à un « axe quelconque Δ »

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Vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé de matière par rapport à un point origine A quelconque

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     Du vecteur moment résultant par rapport au point origine quelconque A[21] des forces intérieures A,int s’exerçant sur le système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle (𝒱) défini selon «A,int=A,int. de champ+A,int. de contact» où «A,int. de champ= (M,M)(𝒱)2A[d2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)]=(M,M)(𝒱)2AMd2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)»[72],[48] et «A,int. de contact=M(𝒱){NMdSMA[d2FS,{NM,d2SN}{Nvoisin de NM,d2SN}(NM)]}»[73],[46], on déduit de l'utilisation successive de la 1ère et 2ème parties du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne[60] (appliqué dans chaque vecteur moment résultant partiel A,int. de champ et A,int. de contact en regroupant les termes par couples) la nullité de chaque vecteur moment résultant partiel[74],[75] et par suite « la nullité du vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé d'expansion tridimensionnelle en dynamique newtonienne par rapport à un point origine A quelconque »[21] (on établit de la même façon[60] que la propriété reste applicable en dynamique relativiste) soit «A,int=0,A»[71].

     Remarques : Ce qui vient d'être établi pour un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle est encore applicable pour un système continu fermé de matière d'expansion surfacique ou linéique, les seules modifications portant sur le type d'intégrales y intervenant :

     Remarques : Le vecteur moment résultant relativement à un point origine A quelconque[21] des forces intérieures s’exerçant sur le système continu fermé de matière d'expansion surfacique (𝒮) étant défini selon «A,int=A,int. de champ+A,int. de contact» où «A,int. de champ=(M,M)(𝒮)2A[d2F{M,d𝒮M}{M,d𝒮M}(M)]=(M,M)(𝒮)2AMd2F{M,d𝒮M}{M,d𝒮M}(M)»[76],[50] et «A,int. de contact=M(𝒮){NMd𝑙MA[d2F𝑙,{NM,d2𝑙N}{Nvoisin de NM,d2𝑙N}(NM)]}»[77],[48], on déduit de l'utilisation successive de la 1ère et 2ème parties du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne[60] (appliqué dans chaque vecteur moment résultant partiel A,int. de champ et A,int. de contact en regroupant les termes par couples) la nullité de chaque vecteur moment résultant partiel[78],[79] et par suite « la nullité du vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé d'expansion surfacique en dynamique newtonienne par rapport à un point origine A quelconque »[21] (on établit de la même façon[60] que la propriété reste applicable en dynamique relativiste) soit «A,int=0,A»[71].

     Remarques : Le moment résultant (vectoriel) relativement à un point origine A quelconque[21] des forces intérieures s’exerçant sur le système continu fermé de matière d'expansion linéique (Γ) étant défini selon «A,int=A,int. de champ+A,int. de contact» où «A,int. de champ=(M,M)(Γ)2A[d2F{M,d𝑙M}{M,d𝑙M}(M)]=(M,M)(Γ)2AMd2F{M,d𝑙M}{M,d𝑙M}(M)»[80],[55] et «A,int. de contact=M(Γ)AM[fMMg(M)+fMMd(M)]d𝑙M»[67],[68], on déduit de l'utilisation successive de la 1ère et 2ème parties du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne[60] (appliqué dans chaque vecteur moment résultant partiel A,int. de champ et A,int. de contact en regroupant les termes par couples) la nullité de chaque vecteur moment résultant partiel[81],[82] et par suite « la nullité du vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé d'expansion linéique en dynamique newtonienne par rapport à un point origine A quelconque »[21] (on établit de la même façon[60] que la propriété reste applicable en dynamique relativiste) soit «A,int=0,A»[71].

Moment résultant scalaire des forces intérieures s’exerçant sur un système continu fermé de matière par rapport à un axe Δ quelconque

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     De la propriété du vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système fermé discret de points matériels ou continu de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique par rapport à un point origine A quelconque[21], soit «A,int=0,A»[71] et
     de la définition d'un moment scalaire relativement à un axe Δ à partir du vecteur moment relativement à un point A de l'axe, ce dernier étant orienté par le vecteur unitaire uΔ, on en tire
          la définition du moment scalaire des forces intérieures s’exerçant sur un système fermé discret de points matériels ou continu de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique par rapport à un axe Δ quelconque[21], «Δ,int=A,intuΔ,AΔ,Δ»[71] puis
     on en déduit « la nullité du moment résultant scalaire des forces intérieures s’exerçant sur un système fermé discret de points matériels ou continu de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique en dynamique newtonienne (et aussi relativiste) par rapport à un axe Δ quelconque »[21] soit «Δ,int=0,Δ»[71].

Commentaire sur la nullité de la résultante et du vecteur moment résultant des forces intérieures s’exerçant sur un système fermé de matière

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     Bien que le système des forces intérieures s'exerçant sur un système fermé de matière ait une résultante nulle et un moment résultant par rapport à un point origine quelconque[21] également nul,
     Bien que le système des forces intérieures n’est pas, a priori, équivalent à un système de forces nulles[83].

     Remarque : en utilisant la notion (hors programme de physique de P.C.S.I.) de « torseur »[20],
     Rematque : l'ensemble de la résultante et du moment résultant (vectoriel) des forces intérieures s'exerçant sur un système fermé de matière, moment par rapport à un point origine quelconque A[21],
     Rematque : l'ensemble constitue les éléments de réduction en A[84] du torseur statique [85] des forces intérieures 𝒯stat. int s'exerçant sur le système fermé de matière soit
             Rematque : l'ensemble constitue les éléments de réduction en A du torseur statique des forces intérieures «𝒯stat. int={Fint=0A,int=0}A,A»[71],
           Rematque : l'ensemble constitue les éléments de réduction en A le torseur statique[85] des forces intérieures s'exerçant sur le système fermé de matière est donc le torseur nul[86] ;
     Remarque : toutefois si le torseur statique[85] des forces intérieures s'exerçant sur le système fermé de matière est le torseur nul[86], ce n'est pas le torseur de forces nulles[87].

Résultante dynamique, moments résultants dynamiques vectoriel et scalaire appliqués à un système de points matériels

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     Les notions de résultante dynamique et de moments résultants dynamiques vectoriel et scalaire introduites dans le cadre de la dynamique newtonienne
     Les notions de résultante dynamique et de moments résultants dynamiques vectoriel et scalaire restent applicables en dynamique relativiste.

Rappel : résultante dynamique appliquée à un système discret fermé de points matériels

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     La résultante dynamique appliquée au système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] avec «N{1}»
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système[88] c.-à-d. «Fext=i=1i=NFiext» avec
           La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «Fiext=kFi{extk} somme des forces que chaque système (Σk) extérieur exerce
           La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «Fiext=kFi{extk} somme des forces sur chaque point matériel Mi du système ».

Complément : résultante dynamique appliquée à un système continu fermé de matière

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     La définition de la résultante dynamique appliquée à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique est calquée sur celle d'un système discret fermé de points matériels, les seules modifications consistant à remplacer les sommes discrètes par des sommes continues (c.-à-d. mettant en œuvre une intégrale volumique[89], surfacique[90] ou curviligne[67]) d'où :

     La résultante dynamique appliquée au système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle (𝒱)
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «Fext=M(𝒱)dFV,{M,d𝒱M}ext(M)=M(𝒱)fV,Mext(M)d𝒱M»[89] avec
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «dFV,{M,d𝒱M}ext(M)=kdFV,{M,d𝒱M}extk(M) somme des forces que chaque
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. « système (Σk) extérieur exerce sur chaque pseudo point (M,d𝒱M)[45] du système » ou
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «fV,Mext(M)=kfV,Mextk(M) somme des densités volumiques de forces que
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. « chaque système (Σk) extérieur exerce en chaque point M de l'expansion tridimensionnelle ».

     La résultante dynamique appliquée au système continu fermé de matière d'expansion surfacique (𝒮)
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «Fext=M(𝒮)dFS,{M,dSM}ext(M)=M(𝒮)fS,Mext(M)dSM»[90] avec
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «dFS,{M,dSM}ext(M)=kdFS,{M,dSM}extk(M) somme des forces que chaque
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. « système (Σk) extérieur exerce sur chaque pseudo point (M,dSM)[49] du système » ou
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «fS,Mext(M)=kfS,Mextk(M) somme des densités surfaciques de forces que
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. « chaque système (Σk) extérieur exerce en chaque point M de l'expansion surfacique (𝒮)».

     La résultante dynamique appliquée au système continu fermé de matière d'expansion linéique (Γ)
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «Fext=M(Γ)dF𝑙,{M,d𝑙M}ext(M)=M(Γ)f𝑙,Mext(M)d𝑙M»[67] avec
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «dF𝑙,{M,d𝑙M}ext(M)=kdF𝑙,{M,d𝑙M}extk(M) somme des forces que chaque
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. « système (Σk) extérieur exerce sur chaque pseudo point (M,d𝑙M)[53] du système » ou
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. «f𝑙,Mext(M)=kf𝑙,Mextk(M) somme des densités linéiques de forces que
     La résultante dynamique est la résultante des forces extérieures Fext s’exerçant sur ce système c.-à-d. « chaque système (Σk) extérieur exerce en chaque point M de l'expansion linéique (Γ)».

Vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un point origine « quelconque A »

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Complément : Vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système continu fermé de matière relativement à un point origine « quelconque A »

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     La définition du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique évalué relativement à un point origine A quelconque[21] est calquée sur celle d'un système discret fermé de points matériels, les seules modifications consistant à remplacer les sommes discrètes par des sommes continues (c.-à-d. mettant en œuvre une intégrale volumique[89], surfacique[90] ou curviligne[67]) d'où :

     Le vecteur moment résultant dynamique appliqué au système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle (𝒱) évalué relativement à un point origine A quelconque[21]
     Le vecteur moment résultant dynamique est le vecteur moment résultant des forces extérieures s’exerçant sur ce système évalué par rapport à A c.-à-d.
  Le vecteur moment résultant dynamique est «A,ext=M(𝒱)A[dFV,{M,d𝒱M}ext(M)]=M(𝒱)AMfV,Mext(M)d𝒱M»[89] avec
  Le vecteur moment résultant dynamique est «dFV,{M,d𝒱M}ext(M)=kdFV,{M,d𝒱M}extk(M) somme des forces que chaque système (Σk) extérieur exerce sur
  Le vecteur moment résultant dynamique est «dFV,{M,d𝒱M}ext(M)=kdFV,{M,d𝒱M}extk(M) somme des forces que chaque pseudo point (M,d𝒱M)[45] du système » ou
  Le vecteur moment résultant dynamique est «fV,Mext(M)=kfV,Mextk(M) somme des densités volumiques de forces que chaque système (Σk) extérieur exerce en
  Le vecteur moment résultant dynamique est «fV,Mext(M)=kfV,Mextk(M) somme des densités volumiques de forces que chaque point M de l'expansion tridimensionnelle du système ».

     Le vecteur moment résultant dynamique appliqué au système continu fermé de matière d'expansion surfacique (𝒮) évalué relativement à un point origine A quelconque[21]
     Le vecteur moment résultant dynamique est le vecteur moment résultant des forces extérieures s’exerçant sur ce système évalué par rapport à A c.-à-d.
  Le vecteur moment résultant dynamique est «A,ext=M(𝒮)A[dFS,{M,dSM}ext(M)]=M(𝒮)AMfS,Mext(M)dSM»[90] avec
  Le vecteur moment résultant dynamique est «dFS,{M,dSM}ext(M)=kdFS,{M,dSM}extk(M) somme des forces que chaque système (Σk) extérieur exerce sur
  Le vecteur moment résultant dynamique est «dFS,{M,dSM}ext(M)=kdFS,{M,dSM}extk(M) somme des forces que chaque pseudo point (M,dSM)[49] du système » ou
  Le vecteur moment résultant dynamique est «fS,Mext(M)=kfS,Mextk(M) somme des densités surfaciques de forces que chaque système (Σk) extérieur exerce en
  Le vecteur moment résultant dynamique est «fS,Mext(M)=kfS,Mextk(M) somme des densités surfaciques de forces que chaque point M de l'expansion surfacique du système ».

     Le vecteur moment résultant dynamique appliqué au système continu fermé de matière d'expansion linéique (Γ) évalué relativement à un point origine A quelconque[21]
     Le vecteur moment résultant dynamique est le vecteur moment résultant des forces extérieures s’exerçant sur ce système évalué par rapport à A c.-à-d.
  Le vecteur moment résultant dynamique est «A,ext=M(Γ)A[dF𝑙,{M,d𝑙M}ext(M)]=M(Γ)AMf𝑙,Mext(M)d𝑙M»[67] avec
  Le vecteur moment résultant dynamique est «dF𝑙,{M,d𝑙M}ext(M)=kdF𝑙,{M,d𝑙M}extk(M) somme des forces que chaque système (Σk) extérieur exerce sur
  Le vecteur moment résultant dynamique est «dF𝑙,{M,d𝑙M}ext(M)=kdF𝑙,{M,d𝑙M}extk(M) somme des forces que chaque pseudo point (M,d𝑙M)[53] du système » ou
  Le vecteur moment résultant dynamique est «f𝑙,Mext(M)=kf𝑙,Mextk(M) somme des densités linéiques de forces que chaque système (Σk) extérieur exerce en
  Le vecteur moment résultant dynamique est «f𝑙,Mext(M)=kf𝑙,Mextk(M) somme des densités linéiques de forces que chaque point M de l'expansion linéique du système ».

Complément : vecteurs résultante et moment résultant dynamiques s'exerçant sur un système discret (ou continu) fermé de matière, éléments de réduction du torseur dynamique de ce système

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     En utilisant la notion (hors programme de physique de P.C.S.I.) de « torseur »[20],
      En utilisant la notion l'ensemble des vecteurs résultante et moment résultant dynamiques, moment par rapport à un point origine quelconqueA[21], s'exerçant sur un système fermé de matière
      En utilisant la notion l'ensemble constitue les éléments de réduction en Adu torseur statique[85],[84],[91] des forces extérieures𝒯stat. ext s'exerçant sur ce système fermé de matière, d'où
                        En utilisant la notion l'ensemble constitue les éléments de réduction en Adu torseur statique des forces extérieures«𝒯stat. ext={FextA,ext=}A,A»[71].

Moment résultant scalaire dynamique appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un axe « quelconque Δ »

[modifier | modifier le wikicode]

     Le vecteur moment résultant dynamique s’exerçant sur le système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] [avec N{1}] par rapport à un point origine A quelconque[21],
     Le vecteur moment résultant dynamique se définissant par «A,ext=i=1i=NA[Fiext]=i=1i=NAMiFiext,A»[71] avec
     Le vecteur moment résultant dynamique se définissant par «Fiext=kFi{extk} somme des forces que chaque système (Σk) extérieur exerce sur chaque point matériel Mi» et
     le moment résultant dynamique scalaire relativement à un axe Δ se définissant à partir du vecteur moment résultant dynamique relativement à un point AΔ, axe orienté par le vecteur unitaire uΔ,
     le moment résultant scalaire dynamique relativement à un axe Δ se définissant par «Δ,ext=A,extuΔ,AΔ,Δ»[71]
     la définition du moment résultant dynamique scalaire s’exerçant sur le système discret fermé de points matériels {Mi(mi)}i[[1,N]] [avec N{1}] par rapport à un axe Δ quelconque[21],
     la définition du moment résultant dynamique scalaire «Δ,ext=[i=1i=NAMiFiext]uΔ=i=1i=N[(AMiFiext)uΔ]=i=1i=NΔ[Fiext]».


Complément : moment résultant scalaire dynamique appliqué à un système continu fermé de matière relativement à un axe « quelconque Δ »

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     La définition du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique évalué relativement à un point origine A quelconque[21] étant calquée sur celle d'un système discret fermé de points matériels, avec pour seules modifications le remplacement des sommes discrètes par des sommes continues (c.-à-d. mettant en œuvre une intégrale volumique[89], surfacique[90] ou curviligne[67]) et
                 celle du moment résultant dynamique scalaire d'un système discret fermé de points matériels relativement à un axe Δ s'obtenant par multiplication scalaire du vecteur moment résultant dynamique appliqué à ce système en n'importe quel point AΔ par le vecteur unitaire uΔ orientant Δ avec utilisation de la distributivité de la multiplication scalaire relativement à l'addition vectorielle[92],
     on en déduit la définition du moment résultant dynamique scalaire d'un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique relativement à un axe Δ utilisant

  • d'une part la définition générale d'un moment scalaire relativement à un moment vectoriel et
  • d'autre part la propriété de « distributivité de la multiplication scalaire relativement à l'intégration vectorielle »[93] :

Changement d’origine de calcul du moment résultant dynamique vectoriel appliqué à un système de points matériels

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Changement d’origine de calcul du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système discret fermé de points matériels

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     À partir du « changement d'origine du vecteur moment d'une force F(M)[1] appliquée à un point matériel M par rapport à un point origine A à l'instant t»[94] c.-à-d.
        À partir du « changement d'origine du vecteur moment d'une force F(M) «(O,O)2,O[F(M),t]=O[F(M),t]+OOF(M),(𝔠𝔥)»[14] et
     À partir du vecteur moment résultant dynamique appliqué au système discret fermé de points matériels {Mi,(mi)}i=1..N [avec N{1}] par rapport à un point origine A quelconque[21],
     À partir du vecteur moment résultant dynamique défini selon «A,ext(t)=i=1i=NA[Fiext,t]=i=1i=NAMi(t)Fiext» avec
     À partir du vecteur moment résultant dynamique défini selon «Fiext=kFi{extk}[1] somme des forces que les systèmes (Σk) extérieurs exerce sur chaque point matériel Mi»
     À partir du par addition vectorielle des relations (𝔠𝔥) {dans lesquelles M est remplacée par Mi,i[[1,N]] ainsi que (O,O) par (A,A)}
     À partir du par addition vectorielle «(A,A)2,i=1i=NA[Fiext,t]=i=1i=NA[Fiext,t]+[i=1i=NAAFiext]»[14] et
     À partir du par addition vectorielle « en factorisant vectoriellement à gauche par AA»[69] dans le 2ème terme du 2ème membre
     À partir du par addition vectorielle «(A,A)2,i=1i=NA[Fiext,t]=i=1i=NA[Fiext,t]+AA[i=1i=NFiext]»[14] soit finalement
     À partir du par addition vectorielle «(A,A)2,A,ext(t)=A,ext(t)+AAFext(t)»[14] avec «Fext(t)=kFextk(t) la somme des résultantes dynamiques
           À partir du par addition vectorielle «(A,A)2,A,ext(t)=A,ext(t)+AAFext(t)» avec «Fext(t)=Fextk(t) la somme exercées par tous les systèmes (Σk) extérieurs ».

Complément : changement d’origine de calcul du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système continu fermé de matière

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     Les définitions des vecteurs résultante et moment résultant dynamiques appliqués à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique,
     Les définitions des vecteurs résultante et moment évalué par rapport à un point origine A quelconque[21], étant calquées sur celle d'un système discret fermé de points matériels, avec pour
     Les définitions des seules modifications le remplacement des sommes discrètes par des sommes continues (c.-à-d. mettant en œuvre une intégrale volumique[89], surfacique[90] ou curviligne[67]) et
     Les définitions des seules modifications le remplacement de la factorisation vectorielle à gauche dans une somme discrète vectorielle »[69] par « celle dans une intégration vectorielle »[93],[95], d'où
     la formule de changement d'origine de calcul du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système continu fermé de matière d'expansions tridimensionnelle (𝒱), surfacique (𝒮) ou linéique (Γ) :

«(A,A)2,A,ext(t)=A,ext(t)+AAFext(t)»[14] avec
«Fext(t) la résultante dynamique exercée sur le système continu fermé
               d'expansions tridimensionnelle (𝒱), surfacique (𝒮) ou linéique (Γ)».

Complément : changement d’axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique appliqué à un système matériel quand les deux axes gardent une même direction

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Complément : changement d’axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique appliqué à un système matériel quand les deux axes gardent une même direction

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     Soit (Δ,Δ) un couple d'axes quelconques[21] tous deux orientés par le même vecteur unitaire uΔ,
     Soit A et A deux points quelconques choisis respectivement sur Δ et Δ,
     le changement d'origine du vecteur moment résultant dynamique appliqué au système matériel fermé, qu'il soit discret ou continu d'expansions tridimensionnelle (𝒱), surfacique (𝒮) ou linéique (Γ)
     le changement d'origine du vecteur moment résultant dynamique s'écrivant «AΔ,AΔ,A,ext(t)=A,ext(t)+AAFext(t)(𝔞)» avec
     le changement d'origine du vecteur moment résultant dynamique s'écrivant «Fext(t) la résultante dynamique exercée sur le système matériel fermé discret ou continu d'expansions tridimensionnelle,
     le changement d'origine du vecteur moment résultant dynamique s'écrivant «Fext(t) la résultante dynamique exercée sur le système matériel fermé discret ou continu d’surfacique ou linéique »,
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique appliqué au système s'obtient en multipliant scalairement chaque membre de la relation (𝔞) par uΔ
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique «A,ext(t)uΔ=A,ext(t)uΔ+[AAFext(t)]uΔ» ou,
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique « en utilisant la distributivité de la multiplication scalaire relativement à l'addition vectorielle[92]
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique «Δ,ext(t)=Δ,ext(t)+[uΔAA]Fext(t)»[96] avec «Δ à Δ de direction uΔ, AΔ,AΔ» ;
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique « notant H le projeté orthogonal de A sur Δ uΔAA=uΔ(AH+HA)=uΔAH+uΔHA[97]
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique « notant H le projeté orthogonal de A sur Δ uΔAA =uΔAH[98] dont nous déduisons
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique «Δ,ext(t)=Δ,ext(t)+[uΔAH]Fext(t)» avec «Δ à Δ de direction uΔ, AΔ,AΔ
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique «Δ,ext(t)=Δ,ext(t)+[uΔAH]Fext(t)» avec «Δ à Δ et H projeté orthogonal de A sur Δ» ;
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique « le vecteur «uΔAH» étant au plan {Δ,Δ}, selon la disposition de la résultante dynamique Fext(t) du système
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique « le vecteur «uΔAH» étant au plan {Δ,Δ}, selon la disposition de la à l'instant t, le changement d'axe se réécrit :
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est au plan {Δ,Δ}, [uΔAH]Fext(t)=0[99] d'où «Δ,ext(t)=Δ,ext(t)» Δ étant à Δ
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est au plan {Δ,Δ}, [uΔAH]Fext(t)=0 d'où « avec «Fext(t) au plan {Δ,Δ}»,
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ}, c.-à-d. si Fext(t)=Fext,(t)+Fext,(t) avec Fext,(t)0 composante au plan,
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ}, [uΔAH]Fext(t)=[uΔAH][Fext,(t)+Fext,(t)] soit,
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ}, par distributivité de la multiplication mixte[26] par rapport à l'addition vectorielle[30],
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ}, [uΔAH]Fext(t) =[uΔAH]Fext,(t)+[uΔAH]Fext,(t)[99]
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ}, ou, avec «𝑑=AH la distance (non algébrisée) séparant les deux axes Δ et Δ»,
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ},«[uΔAH]Fext(t)=±Fext,(t)𝑑»[100] d'où le changement d'axe se réécrit
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ},«Δ,ext(t)=Δ,ext(t)±Fext,(t)𝑑» où Δ à Δ et 𝑑=d(Δ,Δ)[101]
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ}Δ,ext(t)=Δ,ext(t)±Fext,(t)𝑑» où Fext,(t) composante de Fext(t)
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ}Δ,ext(t)=Δ,ext(t)±Fext,(t)𝑑» où Fext,(t) au plan {Δ,Δ} et
     le changement d'axe de calcul du moment résultant scalaire dynamique si Fext(t) est ∦ au plan {Δ,Δ}Δ,ext(t)=Δ,ext(t)±Fext,(t)𝑑» où + ou suivant la note « 100 »

Définition d’un couple, propriété du moment vectoriel d’un couple

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Définition d'un couple en tant que système de forces

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     Remarque : Un couple (en tant que système de forces) est un cas particulier de « torseur »[20] nommé « torseur couple »[103]

Schémas représentant deux exemples de couples en tant que systèmes de forces

Exemples de couple

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     Voir ci-contre :

  • exemple de gauche : système de forces de même norme également réparties sur un cercle du système de matière sur
    exemple de gauche : lequel le couple s'exerce[104],
  • exemple de droite : deux forces opposées {F1,F2=F1} appliquées respectivement en deux points (M1,M2)
    exemple de droite : du système de matière sur lequel le couple s'exerce, la direction commune de {F1,F2=F1}
    exemple de droite : étant différente de celle de M1M2.

Propriété du moment vectoriel d'un couple

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     La résultante d’un couple étant nulle et

     le changement d'origine de calcul du moment résultant vectoriel d'un système de forces de résultante Rsyst. de forces étant «MA,syst. de forces=MA,syst. de forces+AARsyst. de forces»[105] d'où
     le changement d'origine de calcul du moment résultant vectoriel d'un système de forces de résultante Rcouple=0       «MA,couple=MA,couple», le moment résultant vectoriel d’un couple est
           le changement d'origine de calcul du moment résultant vectoriel d'un système de forces de résultante Rcouple=0 «MA,couple=MA,couple», indépendant du point origine de calcul {aussi
            le changement d'origine de calcul du moment résultant vectoriel d'un système de forces de résultante Rcouple=0 « pour le différencier des autres systèmes de forces de vecteur moment résultant
            le changement d'origine de calcul du moment résultant vectoriel d'un système de forces de résultante Rcouple=0 « dépendant du point origine, le vecteur moment (résultant)[106] d’un couple est
             le changement d'origine de calcul du moment résultant vectoriel d'un système de forces de résultante Rcouple=0 « dépendant du point origine, le vecteur moment usuellement noté «Γ»[107]}.

     Remarque : Un couple (en tant que système de forces) étant un cas particulier de « torseur »[20] nommé « torseur couple »[103],
           Remarque : Un couple (en tant que système de forces) étant un cas particulier de « torseur » on peut donc lui attribuer, sans autre commentaire, les propriétés de ce dernier à savoir
           Remarque : Un couple (en tant que système de forces) étant un cas particulier de « torseur » on peut donc lui attribuer, la constance du moment du torseur couple en tout point de l'espace[108]

Équivalence d'un système de forces extérieures s'exerçant sur un solide : ensemble d'une force appliquée en un point et d'un couple

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     Considérant un solide[109] (S) et son système de forces exercées par son extérieur (Σ)k, de résultante «R(S)(Σ)k» et de moment résultant à un point origine A quelconque[21] «A,(S)(Σ)k»
             Considérant un solide (S) et l'ensemble des vecteurs résultante et moment résultant par rapport à A d'un système de forces s'exerçant sur un système fermé de matière quelconque[110]
             Considérant un solide (S) et l'ensemble des vecteurs résultante et moment résultant par rapport à A d'un système de forces constituant les éléments de réduction en A du torseur statique[85],[84]
             Considérant un solide (S) et l'ensemble des vecteurs résultante et moment résultant par rapport à A d'un système de forces constituant associé aux forces précitées dans le cadre de la notion (hors
             Considérant un solide (S) et l'ensemble des vecteurs résultante et moment résultant par rapport à A d'un système de forces constituant programme de physique de P.C.S.I.) de « torseur »[20], soit
             Considérant un solide (S) et l'ensemble des vecteurs résultante et moment résultant par rapport à A d'un système de forces constituant «𝒯stat,(S)(Σ)k={R(S)(Σ)kA,(S)(Σ)k}A» et
     l'évolution spatiale d'un solide[109] ne dépendant que des forces extérieures[111] plus précisément de la résultante «R(S)(Σ)k» et du moment résultant au point origine G C.D.I[112]. du solide
                    l'évolution spatiale d'un solide ne dépendant que des forces extérieures le système des forces extérieures exercées par (Σ)k sur (S)
                    l'évolution spatiale d'un solide ne dépendant que des forces extérieures peut être remplacé par un système équivalent ayant même résultante et même moment résultant en G ou
                    l'évolution spatiale d'un solide ne dépendant que des forces extérieures peut être remplacé par un système équivalent ayant même résultante et même moment résultant en A[113] quelconque.

     Système équivalent au système de forces extérieures que(Σk)exerce sur le solide(S) : une « force unique R(S)(Σ)k appliquée en A» et
     Système équivalent au système de forces extérieures que(Σk)exerce sur le solide(S) : un couple de moment «Γ=A,(S)(Σ)k» ;
     Système équivalent au système de forces extérieures que(Σk)exerce sur le solide(S) : justification : le moment du système de forces exercées par (Σ)k sur (S) au point origine A quelconque[21]
     Système équivalent au système de forces extérieures que(Σk)exerce sur le solide(S) : justification : de A s'écrivant «A,(S)(Σ)k= A,(S)(Σ)k+AAR(S)(Σ)k»[105] s'identifie à
     Système équivalent au système de forces extérieures que(Σk)exerce sur le solide(S) : justification : la somme du moment du couple «Γ=A,(S)(Σ)k» (1er terme du 2ème membre) et
     Système équivalent au système de forces extérieures que(Σk)exerce sur le solide(S) : justification : la somme du moment de la force R(S)(Σ)k appliquée en A (2ème terme du 2ème membre[114])
     Système équivalent au système de forces extérieures que(Σk)exerce sur le solide(S) : justification : la somme du moment de la force «A[R(S)(Σ)k]=AAR(S)(Σ)k».

Notion de « liaison pivot », propriété de son moment

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     Une « liaison pivot » est mise en œuvre lors du mouvement d'un 1er solide sur un 2ème solide, pour restreindre le mouvement relatif à une rotation autour d'un axe fixe du référentiel lié au 2ème solide.

Définition d'une « liaison pivot »

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     Une « liaison pivot » d'axe Oz restreint les possibilités de mouvement du « rotor » (solide tournant) à une rotation d’axe Oz par rapport au « stator » (solide par rapport auquel se fait la rotation) ;

     dans ce paragraphe, la liaison pivot est « géométriquement idéale » c.-à-d. qu'elle assure un guidage parfait en rotation autour de l'axe de liaison Oz en bloquant toute translation le long de cet axe ;

     dans ce paragraphe la liaison pivot est entièrement définie par la direction et la position de l'axe Oz qui doit être systématiquement représenté sur tout schéma ;

     dans ce paragraphe la liaison pivot est la liaison la plus « commune »[115] des systèmes mécaniques.

Réalisation pratique d'une « liaison pivot »

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Schéma d'une liaison pivot (idéale) d'axe zz pour laquelle les translations sont bloquées ainsi que les rotations suivant les axes à zz[116] ;
le cylindre sur lequel tourne le rotor et qui matérialise l'axe de la liaison pivot exerce un système de forces sur le rotor équivalent[117] à
     une résultante R(Rx,Ry,Rz)[118], appliquée en A, de direction quelconque, s'adaptant aux actions exercées sur le rotor de façon à supprimer toute translation de ce dernier et
     un couple de moment Γ(Γx,Γy,Γz=0)[119], de direction à zz, s'adaptant aux actions exercées sur le rotor de façon à supprimer toute rotation de ce dernier autre que celle autour de zz laquelle, en absence de frottements, se traduit par Γz=0
Éclaté d'un roulement à billes :
      1. bague extérieure
      2. bille
      3. cage
      4. chemin de la bille
      5. bague intérieure
Roulement à aiguilles

     La solution technique la plus courante pour réaliser une « liaison pivot » consiste à emboîter deux cylindres coaxiaux
 La solution technique la plus courante pour réaliser une « liaison pivot » consiste et à réaliser des butées empêchant
     La solution technique la plus courante pour réaliser une « liaison pivot » consiste les cylindres de coulisser le long de
     La solution technique la plus courante pour réaliser une « liaison pivot » consiste leur axe commun (voir schéma
     La solution technique la plus courante pour réaliser une « liaison pivot » consiste leur axe commun (voir ci-dessus) ;

     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides réductibles à l’aide
     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides d'une « lubrification »[120] ou,
     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides en utilisant
     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides en des roulements « à billes »
     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides en (voir éclaté à gauche) ou
     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides en des roulements « à aiguilles »
     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides en (voir photo à droite),
     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides l'utilisation de roulements étant
     le contact entre les deux cylindres conduit à l'existence de frottements solides toujours préférable.

Action d’une « liaison pivot », cas d’une « liaison pivot idéale » d’axe Az

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     Si on étudie les forces de contact assurant le guidage en rotation du rotor sur le cylindre d'axe zz au niveau de la coupe (BC) du 1er schéma du paragraphe « réalisation pratique d'une liaison pivot »
     Si on étudie les forces de contact assurant le guidage en rotation du rotor sur le cylindre d'axe zz au niveau de la coupe (BC) du 1er schéma du paragraphe « plus haut dans ce chapitre,
     Si on étudie les forces de contact assurant le guidage en rotation du rotor on constate qu'elles sont réparties tout au long de la surface de contact et
     Si on étudie les forces de contact assurant le guidage en rotation du rotor on constate qu'elles sont à celle-ci dans la mesure où « les frottements solides (ou fluides) sont supposés négligeables »,
     Si on étudie les forces de contact assurant le guidage en rotation du rotor on constate qu’elles coupent donc l'axe de rotation zz le moment scalaire relativement à l'axezzde ces forces de contact      Si on étudie les forces de contact assurant le guidage en rotation du rotor on constate qu’elles coupent donc l'axe de rotation zz assurant le guidage en rotation du rotor sur le cylindre d'axezzest nul.

     Remarque : Il y a d'autres forces de contact entre le rotor et le cylindre d'axe zz sur lequel le rotor tourne :
     Remarque ! Il y a d'autres forces celles assurant l'absence de translation du rotor le long des axes (xx,yy,zz) du cylindre, de résultante s'adaptant à toute action pouvant entraîner une translation et
     Remarque ! Il y a d'autres forces celles assurant l'absence de translation du rotor le long des axes (xx,yy,zz) du cylindre, de moment (vectoriel) résultant nul en un point A de l'axe zz[121],
     Remarque ! Il y a d'autres forces celles assurant l'absence de basculement du rotor autour des deux axes (xx,yy) du cylindre, de moment (vectoriel) résultant au point A de l'axe zz,
     Remarque ! Il y a d'autres forces celles assurant l'absence de basculement du rotor autour des deux axes (xx,yy) du cylindre, de moment (vectoriel) de direction à l'axe zz, s'adaptant à toute
     Remarque ! Il y a d'autres forces celles assurant l'absence de basculement du rotor autour des deux axes (xx,yy) du cylindre, de moment (vectoriel) action pouvant entraîner un basculement
     Remarque ! Il y a d'autres forces celles assurant l'absence de basculement du rotor autour des deux axes (xx,yy) du cylindre, de résultante (éventuelle) non nulle de direction quelconque ;
     Remarque : si on considère le système de toutes les forces de contact assurant le guidage du rotor en rotation sur le cylindre d'axe zz, avec absence de translation du rotor relativement au cylindre et
     Remarque : si on considère le système de toutes les forces de contact assurant le guidage du rotor en rotation sur le cylindre d'axe zz, avec absence de basculement perpendiculairement au cylindre,
     Remarque : si on considère ce système de forces étant de résultante (vectorielle) «R(Rx,Ry,Rz)»[122] et
     Remarque : si on considère ce système de forces étant de moment résultant (vectoriel) en un point Azz «A (A,x,A,y,A,z=0)»[123],
     Remarque : si on considère ce système de forces est équivalent au système composé d'une force unique «R(Rx,Ry,Rz)» appliquée en A et
     Remarque : si on considère ce système de forces est équivalent au système composé d'un couple de moment vectoriel «Γ=A(Γx=A,x,Γy=A,y,Γz=A,z=0)»[124],
     Remarque : si on considère ce système de forces est équivalent au système composé d'un couple « la nullité de Γz» caractérisant une « liaison pivot idéale »,
     Remarque : si on considère ce système de forces est équivalent au système composé d'un couple « la présence de frottements » même faibles (liaison pivot « non idéale ») correspondant à «Γz<0».

Notions simples sur les « moteurs ou freins » dans les dispositifs rotatifs, présence d’un « stator » exerçant un couple sur le « rotor »

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Généralités

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     Dans un dispositif rotatif autour d'un axe fixe Oz du référentiel d'étude , il y a un solide tournant autour de Oz appelé « rotor » et
     Dans un dispositif rotatif autour d'un axe fixe Oz du référentiel d'étude , il y a un solide fixe dans appelé « stator »,
     Dans un dispositif rotatif autour d'un axe fixe Oz du référentiel d'étude , le rotor étant usuellement en « liaison pivot » relativement au stator ;

     le dispositif rotatif peut être « moteur », dans ce cas le stator doit exercer un couple moteur sur le rotor pour que « celui-ci soit entraîné » ou
     le dispositif rotatif peut être « résistif » (il agit donc en « frein »), dans ce cas le stator doit exercer un couple résistif sur le rotor pour que « celui-ci ne s'emballe pas »

     Le dispositif rotatif est « moteur » si le stator exerce un couple moteur sur le rotor pour entraîner ce dernier lequel, à son tour, déploie une action motrice sur l'objet en interaction avec le rotor ;

     si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale (c.-à-d. telle que les frottements solides ou fluides soient négligeables) et
      si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est en rotation libre (c.-à-d. sans interaction avec un objet sur lequel il est censé agir)
       si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est en rotation libre le couple moteur que le stator doit exercer sur le rotor est quasi nul mais
      si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est « en charge » (c.-à-d. tel qu'il déploie une action motrice sur une partie extérieure au système rotatif),
       si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est « en charge » la partie soumise à l'action du rotor exerçant un couple résistant sur le rotor[125],
       si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est « en charge » le stator doit appliquer sur le rotor un couple moteur de compensation sinon le rotor s’arrêtera[126].

     Le dispositif rotatif est « résistif » si le stator exerce un couple résistif sur le rotor pour que ce dernier « ne s'emballe pas », en conséquence de quoi
     Le dispositif rotatif est « résistif » si le stator exerce un couple résistif sur le rotor déploie une action résistive sur l'objet en interaction avec lui (but recherché pour que le rotor ait une action de « frein ») ;

     si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale (c.-à-d. telle que les frottements solides ou fluides soient négligeables) et
      si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est en rotation libre (c.-à-d. sans interaction avec un objet sur lequel il est censé agir)
       si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est en rotation libre le couple résistif que le stator doit exercer sur le rotor est quasi nul mais
      si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est « en charge » (c.-à-d. tel qu'il déploie une action résistive sur une partie extérieure au système rotatif, but recherché par tout « frein »),
       si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est « en charge » la partie soumise à l'action du rotor exerçant un couple moteur sur le rotor[127],
       si la liaison pivot entre stator et rotor est quasi-idéale si le rotor est « en charge » le stator doit appliquer sur le rotor un couple résistif de compensation sinon le rotor s’emballera[128].

     Exemple du frein avant(ou arrière)d’une bicyclette entraînée dans une descente : le rotor étant la roue avant (ou arrière) et
     Exemple du frein avant(ou arrière)d’une bicyclette entraînée dans une descente : le stator le cadre de la bicyclette choisi comme référentiel d’étude  ;
     Exemple du frein avant(ou arrière)d’une bicyclette entraînée dans une descente : le sol de la route défile dans vers l’arrière de plus en plus vite en absence de freinage[129], pour l'éviter
     Exemple du frein avant(ou arrière)d’une bicyclette entraînée dans une descente : le sol de la route défile dans vers l’arrière de plus en plus vite il faut ralentir le défilement de la route dans ,
     Exemple du frein avant(ou arrière)d’une bicyclette entraînée dans une descente : la route exerçant un couple moteur sur la roue (rotor),
     Exemple du frein avant(ou arrière)d’une bicyclette entraînée dans une descente : le cadre de la bicyclette (stator) doit exercer un couple résistant sur la roue (rotor) ce qui est réalisé
     Exemple du frein avant(ou arrière)d’une bicyclette entraînée dans une descente : le cadre de la bicyclette (stator) doit exercer un couple résistant par l’action des patins du frein s’appuyant sur la roue.

Notes et références

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  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 1,31 1,32 1,33 et 1,34 On se place dans le cas le plus fréquent où la force ne dépend pas explicitement du temps t mais la dépendance explicite de la force à t n'est pas a priori exclue (si cela doit l'être ce sera clairement précisé)
  2. Voir le paragraphe « définition intrinsèque du produit vectoriel de deux vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  3. C.-à-d. « Newton mètre » ; veuillez à ne pas omettre le point séparateur entre les symboles d'unité et éviter de permuter ces derniers car cumuler les deux (absence de point séparateur et «m avant N») donnerait «mN» c.-à-d. « milliNewton » (sous multiple d'unité de force)
  4. C'est aussi le 2ème vecteur des éléments de réduction en A du torseur glisseur [voir les paragraphes « torseur glisseur » et « torseur statique » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) »] de résultante F(M) [voir le paragraphe « notion de résultante d'un torseur » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) »] dans lequel le moment est défini selon F(M)MA ce qui est effectivement égal à AMF(M) [voir le paragraphe « propriétés d'un torseur glisseur (3ème propriété) » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) », M étant un point central du torseur glisseur (voir le paragraphe « point central (du glisseur) » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) »)].
  5. 5,0 5,1 5,2 et 5,3 Le vecteur moment d'un champ vectoriel C(M) par rapport au point origine A a été défini dans le paragraphe « vecteur moment cinétique de M par rapport au point origine A, cas particulier de vecteur moment d'un champ vectoriel défini en M par rapport au point origine A » du chap.1 de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) » selon AMC(M), c'est aussi le 2ème vecteur des éléments de réduction en A d'un torseur glisseur de résultante C(M) dans lequel le moment est défini selon C(M)MA ce qui est effectivement égal à AMC(M) [voir le paragraphe « propriétés d'un torseur glisseur (3ème propriété) » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) », M étant un point central du torseur glisseur (voir le paragraphe « point central (du glisseur) » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) »)].
  6. 6,0 6,1 et 6,2 Voir l'« introduction du paragraphe produit vectoriel de deux vecteurs (pour la signification d'espace orienté à droite) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  7. Voir la 1ère partie de la « définition intrinsèque du produit vectoriel de deux vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) », AM(t) et F(M) étant alors colinéaires
  8. 8,0 8,1 8,2 et 8,3 Voir la 2ème partie de la « définition intrinsèque du produit vectoriel de deux vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) », AM(t) et F(M) étant alors coplanaires
  9. 9,0 et 9,1 C.-à-d. utilisant, dans un espace orienté à droite [voir l'« introduction du paragraphe produit vectoriel de deux vecteurs (pour la signification d'espace orienté à droite) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], la règle de la main droite, voir la description et d'autres règles identiques dans la note « 17 » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  10. 10,0 et 10,1 Voir le paragraphe « base directe (au sens de la physique) d'un espace orienté à gauche (préliminaire) » du même chap.7 de la même leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) » pour la justification de l'ajout « au sens de la physique ».
  11. 11,0 et 11,1 Voir l'« introduction du paragraphe produit vectoriel de deux vecteurs (pour la signification d'espace orienté à gauche) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  12. 12,0 et 12,1 Un trièdre est direct (au sens de la physique) dans un espace orienté à gauche [voir l'« introduction du paragraphe produit vectoriel de deux vecteurs (pour la signification d'espace orienté à gauche) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] s'il obéit à la règle de la main gauche, voir la description de la règle dans la note « 19 » de ce même chap.7 de cette même leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  13. Cette notion de « bras de levier de force » est définie dans le paragraphe « 2ème méthode de détermination du moment scalaire d'une force par rapport à un axe Δ, notion de bras de levier de la force relativement à l'axe » plus loin dans le chapitre car, dans l’intitulé du programme de physique de P.C.S.I., elle est introduite dans la définition du moment scalaire d’une force relativement à un axe mais personnellement
       je conseille de prendre l’habitude de déterminer la direction et le sens du moment vectoriel de la force puis d'évaluer sa norme comme le produit de la norme de la force et du bras de levier de celle-ci relativement au point origine A de définition du vecteur moment de la force.
  14. 14,00 14,01 14,02 14,03 14,04 14,05 14,06 14,07 14,08 14,09 et 14,10 étant l'espace affine tridimensionnel euclidien modélisant l'espace physique tridimensionnel.
  15. Voir le paragraphe « formule de changement d'origine du calcul de vecteur moment d'un champ vectoriel » du chap.1 de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  16. Voir le paragraphe « définition de l'équiprojectivité d'un champ de vecteurs d'un espace affine euclidien tridimensionnel » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) ».
  17. 17,0 et 17,1 Voir le paragraphe « notion d'équiprojectivité du champ de vecteurs moment d'un champ vectoriel » du chap.1 de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  18. Voir le paragraphe « définiytion d'un torseur glisseur » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) ».
  19. Voir le paragraphe « propriétés d'un torseur glisseur (3ème propriété) » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) », M étant un point central du torseur glisseur [voir le paragraphe « point central (du glisseur) » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) »] dans lequel le moment est défini selon F(M)MA ce qui est effectivement égal à AMF(M).
  20. 20,0 20,1 20,2 20,3 20,4 et 20,5 Voir le paragraphe « définition d'un torseur » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) ».
  21. 21,00 21,01 21,02 21,03 21,04 21,05 21,06 21,07 21,08 21,09 21,10 21,11 21,12 21,13 21,14 21,15 21,16 21,17 21,18 21,19 21,20 21,21 21,22 21,23 21,24 21,25 21,26 21,27 21,28 21,29 21,30 21,31 21,32 21,33 21,34 et 21,35 Au sens « fixe » ou « mobile ».
  22. Il s'agit aussi d'un invariant du torseur statique [voir la notion d'invariants de torseur dans le paragraphe « invariants d'un torseur » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) »].
  23. On peut le démontrer directement en utilisant la formule de changement d’origine «A[F(M),t]=A[F(M),t]+AAF(M)» (voir le paragraphe « changement d'origine de calcul du moment vectoriel d'une force » plus haut dans ce chapitre) et en multipliant scalairement par uΔ, on obtient alors, par distributivité de la multiplication scalaire relativement à l'addition vectorielle [voir le paragraphe « autres propriétés de la multiplication scalaire » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], l'égalité cherchée car «[AAF(M)]uΔ=0» dans la mesure où AA étant à uΔ le produit mixte est nul [voir le paragraphe « définition intrinsèque du produit mixte de trois vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »].
  24. uΔ étant usuellement le 3ème vecteur de la base et dans ce cas, le produit scalaire avec uΔ du moment vectoriel de F(M) par rapport à A est la 3ème composante de ce dernier dans la base de calcul.
  25. Ce n’est toutefois pas la meilleure méthode de détermination et de très loin !.
  26. 26,0 26,1 et 26,2 Voir le paragraphe « définition intrinsèque du produit mixte de trois vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  27. 27,0 et 27,1 Voir la 1<suo>ère partie de la « définition intrinsèque du produit mixte de trois vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  28. Si «MΔ», AM(t) et uΔ sont colinéaires le produit mixte des trois vecteurs «{AM(t),F(M),uΔ}» est nul la nullité du moment scalaire de la force F(M) d'où :
       « si l’axeΔpasse par le pointM, point d’application de la forceF(M), le moment scalaire deF(M)par rapport à cet axe est nul ».
  29. Voir la 2<suo>ème partie de la « définition intrinsèque du produit mixte de trois vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  30. 30,0 et 30,1 Résulte de la distributivité de la multiplication vectorielle [voir le paragraphe « propriétés (de la multiplication vectorielle) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] et de la multiplication scalaire [voir le paragraphe « autres propriétés (de la multiplication scalaire) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] relativement à l'addition vectorielle.
  31. Deux vecteurs {F(M),uΔ} sur les trois du produit mixte étant colinéaires, les trois sont donc coplanaires [voir le paragraphe « définition intrinsèque du produit mixte de trois vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »]
  32. Ou sens direct ou sens prograde ou sens anti-horaire, les contaires étant sens anti-trigonométrique ou sens indirect ou sens rétrograde ou sens horaire.
  33. Pour la justification, voir le paragraphe « Propriétés (norme du moment vectoriel d'une force » plus haut dans le chapitre
  34. Le bras de levier d'une force relativement à un axe n'est donc défini que lorsque le support de la force est à l'axe, le bras de levier étant une grandeur non algébrisée
  35. C.-à-d. coupe effectivement (c.-à-d. un seul point d'intersection), ou est confondu avec (c.-à-d. une infinité de points d'intersection) ou est (c.-à-d. un seul point d'intersection à l'infini)
  36. Intuitivement un paramètre de position est toujours considéré positif et par suite si on représente un schéma avec paramètre de position négatif, il y a risque d’erreur de signe
  37. 37,0 37,1 37,2 37,3 37,4 et 37,5 Pendule Pesant Simple.
  38. 38,0 38,1 38,2 38,3 et 38,4 𝑙 étant la longueur de la tige (ou du fil tendu) du P.P.S.
  39. Voir le paragraphe « démonstration de la nature plane du mouvement de M dans les C.I. de lancement 1a (ou 1b) » du chap.12 de la leçcon « Mécanique 1 (PCSI) ».
  40. 40,0 et 40,1 On rappelle que le bras de levier d'une force étant une grandeur non algébrisée est toujours 0
  41. g est donc l'intensité de la pesanteur
  42. On trouve le même résultat en réalisant un schéma avec θ<0 à condition d'être très attentif aux signes comme cela a été établi dans l'apparté entre crochets ci-dessus [toutefois je rappelle qu'il est fortement conseillé d'éviter de faire des schémas avec un paramètre de position négatif].
  43. On pouvait aussi justifier la nullité du moment scalaire de T(t) en disant que le bras de levier de T(t) relativement à Δ est nul.
  44. On aurait évidemment obtenu le même résultat en travaillant sur le schéma de droite avec θ<0 et ceci sans possibilité d'erreur [toutefois je rappelle qu'il est fortement conseillé d'éviter de faire des schémas avec un paramètre de position négatif].
  45. 45,00 45,01 45,02 45,03 45,04 45,05 45,06 45,07 45,08 et 45,09 Un pseudo-point d'une expansion tridimensionnelle (𝒱) est un élément de matière, centré en M(𝒱), de volume d𝒱M, de masse dm= μ(M)d𝒱M dans lequel μ(M) est la masse volumique du système continu en M, pseudo-point en translation dans le référentiel à la vitesse à l'instant t «VM(t)» [dans le cas où le système continu de matière est un fluide, le pseudo-point est appelé « particule de fluide »].
  46. 46,0 46,1 46,2 46,3 et 46,4 L'aire de la surface fermée limitant le pseudo-point étant comme le volume de ce dernier infiniment petite, une surface élémentaire de cette surface fermée est d'aire infiniment petite relativement à l'aire de la surface fermée, elle est donc infiniment petite d'ordre supérieur d'où la notation d2().
  47. En effet ces forces s'exerçant entre deux pseudo-points sont proportionnelles à chaque élément de volume de l'expansion tridimensionnelle sur laquelle s'étend chaque pseudo-point et par suite peuvent être qualifiées de « bivolumiques ».
  48. 48,0 48,1 48,2 48,3 et 48,4 Les forces entre deux pseudo-points d'expansion tridimensionnelle étant proportionnelles aux deux éléments de volume de l'expansion de chaque pseudo-point sont donc infiniment petites relativement à chaque élément de volume, elles sont donc infiniment petites d'ordre supérieur d'où la notation d2().
  49. 49,00 49,01 49,02 49,03 49,04 49,05 49,06 49,07 49,08 49,09 et 49,10 Un pseudo-point d'une expansion surfacique (𝒮) est un élément de matière, centré en M(𝒮), d'aire d𝒮M, sa masse est donc dm= σ(M)d𝒮M, dans lequel σ(M) est la masse surfacique du système continu en M, pseudo-point en translation dans le référentiel à la vitesse à l'instant t «VM(t)» [dans le cas où le système continu de matière est un fluide bidimensionnel, le pseudo-point est appelé « particule de fluide (bidimensionnel) »].
  50. 50,0 50,1 50,2 50,3 et 50,4 La longueur de la courbe fermée limitant le pseudo-point étant comme l'aire de ce dernier infiniment petite, une partie élémentaire de cette courbe fermée est de longueur infiniment petite relativement à la longueur de la courbe fermée, elle est donc infiniment petite d'ordre supérieur d'où la notation d2().
  51. En effet ces forces s'exerçant entre deux pseudo-points sont proportionnelles à chaque élément d'aire de l'expansion surfacique sur laquelle s'étend chaque pseudo-point et par suite peuvent être qualifiées de « bisurfaciques ».
  52. Les forces entre deux pseudo-points d'expansion surfacique étant proportionnelles aux deux éléments d'aire de l'expansion de chaque pseudo-point sont donc infiniment petites relativement à chaque élément d'aire, elles sont donc infiniment petites d'ordre supérieur d'où la notation d2().
  53. 53,00 53,01 53,02 53,03 53,04 53,05 53,06 53,07 53,08 53,09 53,10 53,11 53,12 et 53,13 Un pseudo-point d'une expansion linéique (Γ) est un élément de matière, centré en M(Γ), de longueur d𝑙M, sa masse est donc dm= λ(M)d𝑙M, dans lequel λ(M) est la masse linéique du système continu en M, pseudo-point en translation dans le référentiel à la vitesse à l'instant t «VM(t)» [dans le cas où le système continu de matière est un fluide monodimensionnel, le pseudo-point est appelé « particule de fluide (monodimensionnel) »].
  54. En effet ces forces s'exerçant entre deux pseudo-points sont proportionnelles à chaque élément de longueur de l'expansion linéique sur laquelle s'étend chaque pseudo-point et par suite peuvent être qualifiées de « bilinéiques ».
  55. 55,0 55,1 et 55,2 Les forces entre deux pseudo-points d'expansion linéique étant proportionnelles aux deux éléments de longueur de l'expansion de chaque pseudo-point sont donc infiniment petites relativement à chaque élément de longueur, elles sont donc infiniment petites d'ordre supérieur d'où la notation d2().
  56. Isaac Newton (1643 - 1727) philosophe, mathématicien, physicien et astronome britannique, surtout connu pour avoir fondé la mécanique classique et avoir développé le calcul infinitésimal (calcul différentiel et calcul intégral) dont la paternité doit être partagée avec le philosophe, scientifique, mathématicien allemand Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 - 1716) pour qui l'invention du calcul infinitésimal fut la contribution principale, dans le domaine mathématique, les deux mathématiciens l'ayant en fait développé plus ou moins indépendamment.
  57. 57,0 et 57,1 La force décrivant l'action de M2 sur M1 est encore notée F1,2 et celle décrivant l'action de M1 sur M2 encore notée F2,1 avec l'objet subissant l'action en 1er indice et l'objet source de l'action en 2nd.
  58. Ce qui est équivalent à «M2M1F21=0».
  59. Voir le paragraphe « définition de la résultante des forces intérieures s'exerçant sur un système de points matériels fermé » du chap.6 de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) ».
  60. 60,00 60,01 60,02 60,03 60,04 60,05 60,06 60,07 60,08 60,09 60,10 60,11 60,12 60,13 60,14 et 60,15 En dynamique relativiste, le principe des actions réciproques reste applicable dans la mesure où les forces utilisées sont invariantes par changement de référentiel (et elles le sont toutes, même les forces électromagnétiques à condition de considérer le champ électromagnétique {E,B} dans sa globalité).
  61. Voir le paragraphe « 1ère conséquence du principe des actions réciproques en dynamique newtonienne, la nullité de la résultante des forces intérieures s'exerçant sur un système (discret) de points matériels fermé (démonstration) » du chap.6 de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) ».
  62. Il s'agit d'une intégrale bivolumique c.-à-d. de deux intégrales volumiques emboîtées ou non [revoir les intégrales volumiques dans le paragraphe « les deux types d'intégrales volumiques » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] d'où, en décomposant l'intégrale bivolumique (M,M)(𝒱)2d2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)=(M,M)(𝒱)2fbivol,MM(M)d𝒱Md𝒱M en deux intégrales volumiques emboîtées, (M,M)(𝒱)2d2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)=M(𝒱)[M(𝒱)fbivol,MM(M)d𝒱M]d𝒱M
  63. On forme d'abord une intégrale surfacique pour ajouter toutes les contributions correspondant à NM variant sur dSM la surface fermée limitant l'expansion volumique élémentaire d𝒱M centrée en M, Nvoisin de NM étant le point immédiatement voisin de NM hors de d𝒱M [voir le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], puis on forme une intégrale volumique pour faire varier M dans (𝒱) [voir le paragraphe « les deux types d'intégrales volumiques » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], d'où la réécriture de l'intégrale quintuple M(𝒱)[NMdSMd2FS,{NM,d2SN}{Nvoisin de NM,d2SN}(NM)]= M(𝒱)[NMdSMfS,NMNvoisin(NM)d2SNM]d𝒱M
  64. Il s'agit d'une intégrale bisurfacique c.-à-d. de deux intégrales surfaciques emboîtées ou non [revoir les intégrales surfaciques dans le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] d'où, en décomposant l'intégrale bisurfacique (M,M)(𝒮)2d2F{M,d𝒮M}{M,d𝒮M}(M) en deux intégrales surfaciques emboîtées avec explicitation de l'argument (M,M)(𝒮)2fbisurf,MM(M)d𝒮Md𝒮M=M(𝒮)[M(𝒮)fbisurf,MM(M)d𝒮M]d𝒮M
  65. On forme d'abord une intégrale curviligne pour ajouter toutes les contributions correspondant à NM variant sur d𝑙M le contour fermé limitant l'expansion surfacique élémentaire d𝒮M centrée en M, Nvoisin de NM étant le point immédiatement voisin de NM hors de d𝒮M [voir le paragraphe « les deux types d'intégrales curvilignes sur une portion de courbe continue » du chap.15 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], puis on forme une intégrale surfacique pour faire varier M dans (𝒮) [voir le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], d'où l'intégrale triple M(𝒮)[NMd𝑙Md2F𝑙,{NM,d2𝑙N}{Nvoisin de NM,d2𝑙N}(NM)]= M(𝒮)[NMd𝑙Mf𝑙,NMNvoisin(NM)d2𝑙NM]d𝒮M
  66. Il s'agit d'une intégrale bicurviligne c.-à-d. de deux intégrales curvilignes emboîtées ou non [revoir les intégrales curvilignes dans le paragraphe « les deux types d'intégrales curvilignes sur une portion de courbe continue » du chap.15 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] d'où, en décomposant l'intégrale bicurviligne (M,M)(Γ)2d2F{M,d𝑙M}{M,d𝑙M}(M) en deux intégrales curvilignes emboîtées avec explicitation de l'argument (M,M)(Γ)2fbilin,MM(M)d𝑙Md𝑙M=M(Γ)[M(Γ)fbilin,MM(M)d𝑙M]d𝑙M
  67. 67,0 67,1 67,2 67,3 67,4 67,5 67,6 67,7 et 67,8 Voir le paragraphe « les deux types d'intégrales curvilignes sur une portion de courbe continue » du chap.15 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) (PCSI) ».
  68. 68,0 et 68,1 Les points Mg et Md étant les deux points de (Γ) voisins de M(Γ)
  69. 69,0 69,1 et 69,2 Utilisation de la distributivité de la multiplication vectorielle par rapport à l’addition vectorielle « en sens inverse » [voir le paragraphe « propriétés (de la multiplication vectorielle) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »].
  70. Michel Chasles (1793 - 1880) mathématicien français à qui on doit d'importants travaux en géométrie projective ainsi qu'en analyse harmonique ; la relation dite de Chasles, connue depuis très longtemps, porte son nom pour lui rendre hommage.
  71. 71,00 71,01 71,02 71,03 71,04 71,05 71,06 71,07 71,08 71,09 71,10 71,11 et 71,12 étant l'espace affine tridimensionnel euclidien modélisant l'espace physique.
  72. Il s'agit d'une intégrale bivolumique c.-à-d. de deux intégrales volumiques emboîtées ou non [revoir les intégrales volumiques dans le paragraphe « les deux types d'intégrales volumiques » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] d'où, en décomposant l'intégrale bivolumique (M,M)(𝒱)2A[d2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)] en intégrales volumiques emboîtées selon (M,M)(𝒱)2AMd2F{M,d𝒱M}{M,d𝒱M}(M)= (M,M)(𝒱)2AMfbivol,MM(M)d𝒱Md𝒱M= M(𝒱)AM[M(𝒱)fbivol,MM(M)d𝒱M]d𝒱M
  73. On forme d'abord une intégrale surfacique pour ajouter toutes les contributions correspondant à NM variant sur dSM la surface fermée limitant l'expansion volumique élémentaire d𝒱M centrée en M, Nvoisin de NM étant le point immédiatement voisin de NM hors de d𝒱M [voir le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], puis on forme une intégrale volumique pour faire varier M dans (𝒱) [voir le paragraphe « les deux types d'intégrales volumiques » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], d'où la réécriture de l'intégrale quintuple selon M(𝒱){NMdSMANMd2FS,{NM,d2SN}{Nvoisin de NM,d2SN}(NM)} en explicitant le moment vectoriel ou encore M(𝒱)[NMdSMANMfS,NMNvoisin(NM)d2SNM]d𝒱M en détaillant la force à intégrer
  74. Pour établir la nullité de A,int. de champ=M(𝒱)AM[M(𝒱)fbivol,MM(M)d𝒱M]d𝒱M on associe les différents termes de la somme continue (par intégrale bivolumique) selon AM[fbivol,MM(M)d𝒱M]d𝒱M+AM[fbivol,MM(M)d𝒱M]d𝒱M dans laquelle fbivol,MM(M)=fbivol,MM(M) selon la 1ère partie du principe des actions réciproques d'où la réécriture de la somme des deux termes associés selon [AMAM]fbivol,MM(M)d𝒱Md𝒱M après factorisation vectorielle à droite par fbivol,MM(M) [utilisation de la distributivité de la multiplication vectorielle par rapport à l’addition vectorielle « en sens inverse », voir le paragraphe « propriétés (de la multiplication vectorielle) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] et, en utilisant la relation de Chasles, MMfbivol,MM(M)d𝒱Md𝒱M=0 par 2ème partie du principe des actions réciproques, d'où le résultat final en ajoutant les contributions résultant de la variation de M et de M dans (𝒱) et en divisant par 2 [en effet ajouter toutes les contributions après association par couple fait intervenir deux fois chaque terme]
  75. Pour établir la nullité de A,int. de contact=M(𝒱){NMdSMANMfS,NMNvoisin(NM)d2SNM}d𝒱M on associe les différents termes de la somme continue (par intégrale quintuple) avec NM=NM point commun des deux expansions élémentaires voisines centrées en M et M, de volume respectif d𝒱M et d𝒱M de même valeur, la surface commune centrée en NM=NM est de même aire d2SNM, termes associés selon ANM[fS,NMNM(NM)d2SNM]d𝒱M+ANM[fS,NMNM(NM)d2SNM]d𝒱M dans laquelle fS,NMNM(NM)= fS,NMNM(NM) selon la 1ère partie du principe des actions réciproques ANM[fS,NMNM(NM)d2SNM]d𝒱MANM[fS,NMNM(NM)d2SNM]d𝒱M=0 [car NM= NM et d𝒱M=d𝒱M], d'où le résultat final en ajoutant les contributions résultant de la variation de NM et de NM sur les surfaces limitant les expansions élémentaires centrées en M et M ainsi que celles résultant de la variation de M ou M dans (𝒱) et en divisant par 2 [en effet ajouter toutes les contributions après association par couple fait intervenir deux fois chaque terme]
  76. Il s'agit d'une intégrale bisurfacique c.-à-d. de deux intégrales surfaciques emboîtées ou non [revoir les intégrales surfaciques dans le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] d'où en décomposant l'intégrale bisurfacique en intégrales surfaciques emboîtées selon (M,M)(𝒮)2AMd2F{M,d𝒮M}{M,d𝒮M}(M)=(M,M)(𝒮)2AMfbisurf,MM(M)d𝒮Md𝒮M=M(𝒮)AM[M(𝒮)fbisurf,MM(M)d𝒮M]d𝒮M
  77. On forme d'abord une intégrale curviligne pour ajouter toutes les contributions correspondant à NM variant sur d𝑙M le contour fermé limitant l'expansion surfacique élémentaire d𝒮M centrée en M, Nvoisin de NM étant le point immédiatement voisin de NM hors de d𝒮M [voir le paragraphe « les deux types d'intégrales curvilignes sur une portion de courbe continue » du chap.15 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], puis on forme une intégrale surfacique pour faire varier M dans (𝒮) [voir le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »], d'où la réécriture de l'intégrale triple en explicitant le moment vectoriel puis la force à intégrer M(𝒮){NMd𝑙MANMd2F𝑙,{NM,d2𝑙N}{Nvoisin de NM,d2𝑙N}(NM)}=M(𝒮)[NMd𝑙MANMf𝑙,NMNvoisin(NM)d2𝑙NM]d𝒮M
  78. Pour établir la nullité de A,int. de champ=M(𝒮)AM[M(𝒮)fbisurf,MM(M)d𝒮M]d𝒮M on associe les différents termes de la somme continue (par intégrale bisurfacique) selon AM[fbisurf,MM(M)d𝒮M]d𝒮M+AM[fbisurf,MM(M)d𝒮M]d𝒮M dans laquelle fbisurf,MM(M)=fbisurf,MM(M) selon la 1ère partie du principe des actions réciproques d'où la réécriture de la somme des deux termes associés [AMAM]fbisurf,MM(M)d𝒮Md𝒮M après factorisation vectorielle à droite par fbisurf,MM(M) [utilisation de la distributivité de la multiplication vectorielle par rapport à l’addition vectorielle « en sens inverse », voir le paragraphe « propriétés (de la multiplication vectorielle) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] puis, en utilisant la relation de Chasles, MMfbisurf,MM(M)d𝒮Md𝒮M=0 par 2ème partie du principe des actions réciproques, d'où le résultat final en ajoutant les contributions résultant de la variation de M et de M dans (𝒮) et en divisant par 2 [en effet ajouter toutes les contributions après association par couple fait intervenir deux fois chaque terme]
  79. Pour établir la nullité de A,int. de contact=M(𝒮){NMd𝑙MANMf𝑙,NMNvoisin(NM)d2𝑙NM}d𝒮M on associe les différents termes de la somme continue (par intégrale triple) avec NM =NM point commun des deux expansions élémentaires voisines centrées en M et M, d'aire respective d𝒮M et d𝒮M de même valeur, le contour commun centré en NM=NM est de même longueur d2𝑙NM, termes associés selon ANM[f𝑙,NMNM(NM)d2𝑙NM]d𝒮M+ANM[f𝑙,NMNM(NM)d2𝑙NM]d𝒮M dans laquelle f𝑙,NMNM(NM)=f𝑙,NMNM(NM) selon la 1ère partie du principe des actions réciproques ANM[f𝑙,NMNM(NM)d2𝑙NM]d𝒮MANM[f𝑙,NMNM(NM)d2𝑙NM]d𝒮M=0 [car NM=NM et d𝒮M=d𝒮M], d'où le résultat final en ajoutant les contributions résultant de la variation de NM et de NM sur les contours limitant les expansions élémentaires centrées en M et M ainsi que celles résultant de la variation de M ou M dans (𝒮) et en divisant par 2 [en effet ajouter toutes les contributions après association par couple fait intervenir deux fois chaque terme]
  80. Il s'agit d'une intégrale bicurviligne c.-à-d. de deux intégrales curvilignes emboîtées ou non [revoir les intégrales curvilignes dans le paragraphe « les deux types d'intégrales curvilignes sur une portion de courbe continue » du chap.15 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] d'où, en décomposant l'intégrale bicurviligne (M,M)(Γ)2AMd2F{M,d𝑙M}{M,d𝑙M}(M) en deux intégrales curvilignes emboîtées avec explicitation de l'argument M(Γ)AM[M(Γ)fbilin,MM(M)d𝑙M]d𝑙M
  81. Pour établir la nullité de A,int. de champ=M(Γ)AM[M(𝑙)fbilin,MM(M)d𝑙M]d𝑙M on associe les différents termes de la somme continue (par intégrale bicurviligne) selon AM[fbilin,MM(M)d𝑙M]d𝑙M+AM[fbilin,MM(M)d𝑙M]d𝑙M dans laquelle fbilin,MM(M)=fbilin,MM(M) selon la 1ère partie du principe des actions réciproques d'où la réécriture de la somme des deux termes associés [AMAM]fbilin,MM(M)d𝑙Md𝑙M après factorisation vectorielle à droite par fbilin,MM(M) [utilisation de la distributivité de la multiplication vectorielle par rapport à l’addition vectorielle « en sens inverse », voir le paragraphe « propriétés (de la multiplication vectorielle) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] puis, en utilisant la relation de Chasles, MMfbilin,MM(M)d𝑙Md𝑙M=0 par 2ème partie du principe des actions réciproques, d'où le résultat final en ajoutant les contributions résultant de la variation de M et de M dans (Γ) et en divisant par 2 [en effet ajouter toutes les contributions après association par couple fait intervenir deux fois chaque terme]
  82. Pour établir la nullité de A,int. de contact=M(Γ)AM[fMMg(M)+fMMd(M)]d𝑙M on associe les différents termes de la somme continue (par intégrale curviligne) selon AMfMMg(M)+AMgfMgM(Mg) dans laquelle (Mg,M) du 2ème produit vectoriel est un terme du type (M,Md) de l'argument de la somme continue (par intégrale curviligne) avec, selon la 1ère partie du principe des actions réciproques fMgM(Mg)=fMMg(M) d'où la réécriture de la somme des deux termes associés après factorisation vectorielle à droite par fMMg(M) [utilisation de la distributivité de la multiplication vectorielle par rapport à l’addition vectorielle « en sens inverse », voir le paragraphe « propriétés (de la multiplication vectorielle) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) »] selon [AMAMg]fMMg(M)=MgMfMMg(M)0 [car Mg étant un point voisin immédiat du point M, entités sans épaisseur, MgM et par suite MgM0], d'où le résultat final en ajoutant les contributions résultant de la variation de de M dans (Γ)
  83. En effet nous verrons dans le paragraphe « conséquences diverses de la définition de la puissance des forces intérieures appliquées à un système de matière relativement à un référentiel d'étude » du chap.10 de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) », que la puissance développée par les forces intérieures n'est pas nulle si le système de matière est déformable alors qu'un système de forces nulles ne développe évidemment aucune puissance
  84. 84,0 84,1 et 84,2 Voir le paragraphe « réduction d'un torseur en un point quelconque de l'espace affine euclidien tridimensionnel sur lequel il est défini » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) ».
  85. 85,0 85,1 85,2 85,3 et 85,4 Voir le paragraphe « torseur statique » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) ».
  86. 86,0 et 86,1 Voir le paragraphe « torseur nul » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) ».
  87. Seuls les éléments de réduction en tout point de l'espace affine euclidien tridimensionnel du torseur statique des forces intérieures s'exerçant sur le système fermé de matière (égal au torseur nul) et du torseur de forces nulles sont les mêmes, les forces agissant sur chaque point d'un système discret ou sur chaque pseudo-point d'un système continu {un pseudo-point étant un élément de matière de dimension mésoscopique (petite à l'échelle macroscopique et grande à l'échelle microscopique)} n'étant évidemment pas les mêmes et ce sont elles qui sont à prendre en compte quand un système isolé (c.-à-d. sans forces extérieures) se déforme
  88. Voir 1ère introduction du paragraphe « définition de la résultante dynamique s'exerçant sur un système (discret) de points matériels fermé » du chap.6 de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) ».
  89. 89,0 89,1 89,2 89,3 89,4 89,5 et 89,6 Voir le paragraphe « les deux types d'intégrales volumiques » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  90. 90,0 90,1 90,2 90,3 90,4 90,5 et 90,6 Voir le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap.17 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  91. Attention le qualificatif « dynamique » pour un torseur a une signification particulière relative à la façon dont les « quantités de mouvement » des points {ou des pseudo-points [éléments de matière de dimension mésoscopique (c.-à-d. petite à l'échelle macroscopique et grande à l'échelle microscopique)]} varient avec le temps, celui de « statique » attribué à un torseur fait toujours référence aux forces appliquées au système, que celles-ci soient intérieures ou extérieurs ;
       même s'il y a un lien entre le torseur dynamique d'un système et le torseur statique des forces extérieures appliquées au système dans un référentiel galiléen cela résulte d'un théorème et non de la définition d'où la nécessité de faire a priori la différence
  92. 92,0 et 92,1 Voir le paragraphe « autres propriétés (de la multiplication scalaire) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  93. 93,0 et 93,1 L'intégration vectorielle étant une addition (continue) d'une fonction vectorielle dépendant du pseudo-point [élément de matière de dimension mésoscopique (c.-à-d. petite à l'échelle macroscopique et grande à l'échelle microscopique)] générique de l'expansion (tridimensionnelle, surfacique ou linéique) sur lequel l'intégration est faite.
  94. Voir le paragraphe « changement d'origine de calcul du moment vectoriel d'une force » plus haut dans ce chapitre.
  95. Utilisation de « la distributivité de la multiplication vectorielle par rapport à l’intégration vectorielle « en sens inverse » [voir la signification d'« intégration vectorielle » dans la note « 93 » plus haut dans ce chapitre]
  96. En effet le produit mixte de trois vecteurs est invariant par permutation circulaire, voir le paragraphe « propriétés du produit mixte » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  97. Voir le paragraphe « propriétés (de la multiplication vectorielle) » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  98. Les points H et A étant tous deux sur Δ, HA est colinéaire à uΔ uΔHA=0, voir la 1ère partie de la « définition intrinsèque du produit vectoriel de deux vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  99. 99,0 et 99,1 Voir la 1ère partie de la « définition intrinsèque du produit mixte de trois vecteurs » du chap.7 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) », uΔ, AH et Fext(t) {ou Fext,(t)} étant alors coplanaires
  100. Avec le signe «+» si «Fext,(t) est de même sens que uΔAH» et
       Avec le signe «» si «Fext,(t) est de sens contraire à uΔAH».
  101. C-à-d la plus courte distance séparant les deux axes.
  102. Cela signifiant qu'il existe au moins un instant t tel que A,couple(t) soit 0 mais rien n'interdit que le moment résultant soit nul à certains instants.
  103. 103,0 et 103,1 Voir le paragraphe « définiyion d'un torseur couple » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) ».
  104. Par exemple l'action d'une clé à tube.
  105. 105,0 et 105,1 Voir les paragraphes « changement d'origine de calcul du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système discret fermé de points matériels » et « complément : changement d'origine de calcul du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système continu fermé de matière » plus haut dans ce chapitre, la formule restant applicable même si le système de forces considéré ne contient qu'une partie des forces extérieures.
  106. Le qualificatif « résultant » est usuellement omis pour parler du moment (résultant) vectoriel d'un couple
  107. Attention, une erreur fréquemment commise consiste à noter le couple «Γ» alors qu'il ne s'agit que du moment vectoriel (résultant) du couple [voir la note « 106 » ci-dessus].
  108. Voir le paragraphe « propriétés d'un torseur couple » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) ».
  109. 109,0 et 109,1 Système fermé indéformable.
  110. C.-à-d. déformable ou indéformable, le cas du solide (S) envisagé plus haut dans ce paragraphe correspodant à un système idéformbale.
  111. En effet l'absence de déformation possible d'un solide entraîne que l'évolution spatiale de ce dernier est régie par le mouvement de son centre d'inertie (C.D.I.) G [voir le paragraphe « énoncé du théorème de la résultante cinétique d'un système fermé de matière » du chap.9 de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) »] ainsi que par son mouvement de rotation autour de G [voir le paragraphe « applicabilité du théorème du moment cinétique vectoriel à un système discret fermé de points matériels relativement au centre d'inertie G de ce dernier dans le référentiel d'étude galiléen » du chap.5 de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) »], ces deux mouvements ne dépendant que des forces extérieures.
  112. Centre D'Inertie.
  113. Donc, compte-tenu de la formule de changement d'origine de calcul du moment résultant vectoriel [voir les paragraphes « changement d'origine de calcul du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système discret fermé de points matériels » et « complément : changement d'origine de calcul du vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système continu fermé de matière » plus haut dans ce chapitre] avec une même résultante, on a aussi même moment résultant en n'importe quel point origine A.
  114. Celui-ci étant nul quand A=A.
  115. Dans une bicyclette on en compte plus d'une dizaine : 1 par roue, 1 sur le guidon, 1 sur le pédalier, 1 par manette de frein, 1 par mâchoire de frein, 1 par pédale lors de leur liaison au pédalier et une bonne demi-douzaine supplémentaire sur le dérailleur.
  116. Sur le schéma on utilise la « Norme EN 23952 / EN ISO 3952-1 » pour laquelle Rx (respectivement Ry, Rz) caractérise une rotation autour de l'axe xx (respectivement yy, zz) [le blocage de rotation suivant l'axe xx étant noté Rx=0] alors que Tx (respectivement Ty, Tz) caractérise une translation le long de l'axe xx (respectivement yy, zz) [le blocage de translation le long de l'axe xx étant noté Tx=0].
  117. Voir le paragraphe « équivalence d'un système de forces extérieures s'exerçant sur un solide : ensemble d'une force appliquée en un point et d'un couple » plus haut dans le chapitre.
  118. Les composantes (Rx,Ry,Rz) n'ont évidemment aucun rapport avec les grandeurs utilisées dans la « Norme EN 23952 / EN ISO 3952-1 » décrite dans la note « 90 » précédente.
  119. Attention dans la légnde du schéma ci-dessus il faut remplacer "Couple : Γ à Az" par "Couple de moment : Γ à Az", il s'agit d'une confusion fréquemment faite.
  120. Les frottements fluides étant toujours moins importants que les frottements solides et ceci, quelle que soit la vitesse des pièces mécaniques.
  121. Ces forces forment donc un torseur glisseur [voir le paragraphe « torseur glisseur » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) »], avec A point central du glisseur [voir le paragraphe « point central » du chap.1 de la leçon « Outils mathématiques pour la physique - bis (PCSI) »].
  122. Composée de la résultante des forces empêchant la translation et d'éventuellement celle des forces empêchant le basculement ainsi que des forces assurant le guidage
  123. Composé du moment résultant en A des forces empêchant le basculement, celui des forces empêchant la translation étant nul en A ainsi que celui des forces assurant le guidage
  124. Voir le paragraphe « équivalence d'un système de forces extérieures s'exerçant sur un solide : ensemble d'une force appliquée en un point et d'un couple » plus haut dans ce chapitre.
  125. En effet dans le cas où le moteur est utilisé pour entraîner une autre pièce mécanique en rotation, le rotor exerce un couple moteur sur cette pièce et, d'après le principe des actions réciproques, cette pièce exerce un couple résistant sur le rotor.
  126. En effet pour maintenir le rotor en rotation (et si possible uniforme), il est nécessaire que le stator exerce un couple moteur de compensation sur le rotor, ce couple s'adaptant au couple résistant que la pièce mécanique en rotation exerce sur le rotor [couple moteur quasi nul en absence de pièce à entraîner (on parle alors de fonctionnement à vide du moteur) et de moment scalaire d’autant plus grand que l’inertie de la pièce à entraîner est grande (on parle alors de fonctionnement en charge du moteur)].
  127. En effet dans le cas où le frein est utilisé pour ralentir une autre pièce mécanique en rotation, le rotor exerce un couple résistif sur cette pièce et, d'après le principe des actions réciproques, cette pièce exerce un couple moteur sur le rotor.
  128. En effet pour maintenir le rotor en rotation (et si possible uniforme), il est nécessaire que le stator exerce un couple résistif de compensation sur le rotor, ce couple s'adaptant au couple moteur que la pièce mécanique en rotation exerce sur le rotor [couple résistif quasi nul en absence de pièce à ralentir (on parle alors de fonctionnement à vide du frein) et de moment scalaire négatif de valeur absolue d’autant plus grande que l’inertie de la pièce à ralentir est grande (on parle alors de fonctionnement en charge du frein)].
  129. On peut dire que la vitesse de défilement de la route dans s’emballe en absence de freinage.