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Mécanique 2 (PCSI)/Loi du moment cinétique : Théorèmes des moments cinétiques relativement à un point ou un axe fixes

Leçons de niveau 14
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Loi du moment cinétique : Théorèmes des moments cinétiques relativement à un point ou un axe fixes
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Chapitre no 5
Leçon : Mécanique 2 (PCSI)
Chap. préc. :Loi du moment cinétique : Moments de force
Chap. suiv. :Loi du moment cinétique : Application à un solide en rotation autour d'un axe fixe
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En raison de limitations techniques, la typographie souhaitable du titre, « Mécanique 2 (PCSI) : Loi du moment cinétique : Théorèmes des moments cinétiques relativement à un point ou un axe fixes
Mécanique 2 (PCSI)/Loi du moment cinétique : Théorèmes des moments cinétiques relativement à un point ou un axe fixes
 », n'a pu être restituée correctement ci-dessus.

     La notion de moment cinétique n'étant au programme de physique de P.C.S.I. que dans son aspect newtonien, nous nous plaçons, dans ce chapitre, dans le cadre de la dynamique newtonienne.

Expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (r.f.d.n.) appliquée à un point matériel relativement à un point fixe

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Expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (r.f.d.n.) appliquée à un point matériel M relativement à un point fixe O dans le référentiel d'étude galiléen

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     Partant de la r.f.d.n. [1] appliquée au point matériel de masse dans le référentiel d'étude galiléen,
         Partant de la r.f.d.n. «» [2] dans laquelle est la quantité de mouvement du point matériel à l'instant dans le référentiel et
             Partant de la r.f.d.n. «» dans laquelle l'ensemble des forces appliquées au point ,
         Partant de la r.f.d.n. on multiplie vectoriellement à gauche chaque membre de l'équation par étant, pour l'instant, un point quelconque [3] de
         Partant de la r.f.d.n. on multiplie vectoriellement à gauche «» qui se réécrit
         Partant de la r.f.d.n. on multiplie vectoriellement à gauche «» par distributivité de la multiplication vectorielle par rapport à l’addition vectorielle [4] ;
         Partant de la r.f.d.n. avec fixe dans , le 2nd membre de la relation «» est la dérivée temporelle du vecteur moment cinétique de par rapport à à l'instant dans ,
         Partant de la r.f.d.n. avec fixe dans , le 2nd membre de la relation «» est «» avec en effet :
         Partant de la r.f.d.n. avec fixe dans , le 2nd membre de la relation «» est « étant un point fixe dans ,
         Partant de la r.f.d.n. avec fixe dans , le 2nd membre de la relation «» est « est le vecteur position de à l'instant dans et par suite
         Partant de la r.f.d.n. avec fixe dans , le 2nd membre de la relation «» est « est le vecteur vitesse de à l'instant dans égal à » en
         Partant de la r.f.d.n. avec fixe dans , le 2nd membre de la relation «» est « est le vecteur vitesse de à l'instant dans cinétique newtonienne [5]
         Partant de la r.f.d.n. avec fixe dans , le 2nd membre de la relation «» est « d'où «» [6] et par suite
         Partant de la r.f.d.n. avec fixe dans , le 2nd membre de la relation «» est «» [2] ;
         Partant de la r.f.d.n. le 1er membre de la relation «» étant égal à la somme des vecteurs moments des forces appliquées à par rapport à «» [2]
         Partant de la r.f.d.n. l'expression de la r.f.d.n. [1] appliquée à un point matériel relativement à un point fixe dans galiléen selon «[2]
             Partant de la r.f.d.n. l'expression de la r.f.d.n. appliquée à un point matériel relativement à un point fixe dans galiléen selon « si est un point fixe de galiléen ».

Causes de modification du vecteur moment cinétique du point matériel M par rapport à un point origine O fixe dans le référentiel d’étude

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     D'après l'expression de la r.f.d.n. [1] appliquée à un point matériel relativement à un point fixe dans un référentiel galiléen «» [2] et
     D'après l'expression de tout théorème de la dynamique d'un point matériel dans un référentiel galiléen [2],

     nous pouvons affirmer que « les moments vectoriels des forces appliquées au point matériel calculés par rapport au point origine fixe dans à savoir » sont
     nous pouvons affirmer que « les causes de modification du moment cinétique vectoriel du point par rapport à ce même point origine fixe dans à savoir » [2].

Complément, expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (r.f.d.n.) appliquée à un point matériel M relativement à un point mobile A dans le référentiel d'étude galiléen

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     La relation [7] étant établie pour quelconque [3] est donc valable sous cette forme pour mobile dans le référentiel galiléen «» [2] ;

             La relation étant établie pour quelconque remarque : dans la suite, pour distinguer plus nettement le cas d'un point origine fixe ou mobile dans le référentiel galiléen, nous noterons
             La relation étant établie pour quelconque remarque : dans la suite, le point origine « quand ce dernier est mobile dans  », réservant la notation « quand ce dernier y est fixe » d'où
             La relation étant établie pour quelconque remarque : dans la suite, «» [2] ;

             La relation étant établie pour quelconque toutefois, avec mobile dans le référentiel galiléen, «» est a priori « de » en effet :
             La relation étant établie pour quelconque toutefois, avec
             La relation étant établie pour quelconque toutefois, [8] par relation de Chasles [9] [2]
                     La relation étant établie pour quelconque toutefois, par relation de Chasles en cinétique newtonienne [5],
             La relation étant établie pour quelconque toutefois, d'où «» [10] soit
             La relation étant établie pour quelconque toutefois, d'où «» dont on déduit
             La relation étant établie pour quelconque toutefois, d'où «» [2] ;

             La relation étant établie pour quelconque «» étant la somme des vecteurs moments des forces appliquées à par rapport à mobile dans galiléen c.-à-d.
             La relation étant établie pour quelconque «» [2], on en déduit
             La relation étant établie pour quelconque l'expression de la r.f.d.n. [1] appliquée à un point matériel relativement à un point mobile dans galiléen sous la forme
             La relation étant établie pour quelconque «» [2] «» [2].

Théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un point matériel

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Énoncé du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un point matériel M dans le référentiel d'étude galiléen

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Début d’un théorème
Fin du théorème

     Démonstration : Revoir le paragraphe « expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (r.f.d.n.) appliquée à un point matériel M relativement à un point fixe O dans le référentiel d'étude
     Démonstration : Revoir le paragraphe « galiléen » plus haut dans le chapitre.

Cas où M décrit, dans le référentiel d'étude galiléen, un mouvement circulaire d’axe « Δ », de centre « C », de rayon R et de vecteur rotation instantanée donné

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     Le vecteur moment cinétique d'un point matériel en mouvement circulaire d'axe , de centre , de rayon et de vecteur rotation instantanée à l'instant [11], moment évalué par rapport à ,
     Le vecteur moment cinétique d'un point matériel en mouvement circulaire d'axe , s'écrivant «» [12], [13] avec le moment d'inertie de masse
                  Le vecteur moment cinétique d'un point matériel en mouvement circulaire d'axe , s'écrivant «» avec le relativement à l'axe de rotation ,
     l'application du théorème du moment cinétique vectoriel à ce point en mouvement circulaire de centre , de rayon et de vecteur rotation instantanée à l'instant [11], avec
     l'application du théorème du moment cinétique vectoriel à ce point en mouvement circulaire les moments évalués par rapport à et le moment d'inertie de relativement à étant constant
     l'application du théorème du moment cinétique vectoriel à ce point en mouvement circulaire «» le référentiel d'étude étant galiléen et
        l'application du théorème du moment cinétique vectoriel à ce point en mouvement circulaire «» le centre du cercle nécessairement fixe [14], s'énonce selon :

Début d’un théorème
Fin du théorème

Complément, expression du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un point matériel M relativement à un point mobile A dans le référentiel d'étude galiléen

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     Considérant le point, origine des moments, mobile dans le référentiel d'étudegaliléen, le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un point matériel de masse , prend la forme [17]
     Considérant le point, origine des moments, mobile dans le référentiel d'étudegaliléen, le théorème du moment cinétique vectoriel découlant de la dérivée temporelle du moment cinétique vectoriel
     Considérant le point, origine des moments, mobile dans le référentiel d'étudegaliléen, le théorème du moment cinétique vectoriel découlant de la de par rapport à mobile dans [18] :

     Dans un référentiel galiléen, et prenant pour origine des vecteurs moments un point mobile dans , le vecteur moment résultant par rapport à des forces appliquées à un point matériel à l'instant «» est égal à la somme de la dérivée temporelle du vecteur moment cinétique de ce dernier par rapport au même point au même instant «» et du produit vectoriel «[19] dans lequel est le vecteur quantité de mouvement du point dans le référentiel à l'instant » soit
«» [2].

Théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret de points matériels, généralisation à un système continu de matière

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Théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret de points matériels dans le référentiel d'étude galiléen

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     Soit le système discret fermé de points matériels « avec » étudié dans le référentiel galiléen et
     Soit un point fixe dans par rapport auquel on détermine les moments vectoriels,
     on applique le théorème du moment cinétique vectoriel à chaque point matériel dans le référentiel galiléen, moments évalués relativement au point fixe dans
     on applique le théorème du moment cinétique vectoriel à chaque point matériel «» puis
     on fait la somme de ces relations «»,
     on reconnaît dans « le 1er terme du 1er membre » le vecteur moment résultant dynamique appliqué au système discret fermé de points matériels évalué au point origine à l'instant «»,
     on reconnaît dans « le 2ème terme du 1er membre » le vecteur moment résultant des forces intérieures appliquées au système discret fermé de points matériels évalué au même point à l'instant
     on reconnaît dans « le 2ème terme du 1er membre » «» [20] et
     on reconnaît dans « le 2ème membre » égal à, par « permutation de la somme discrète et de la dérivation temporelle » [21], «» c.-à-d.
     on reconnaît dans « le 2ème membre » égal à, la dérivée temporelle du vecteur moment cinétique du système discret fermé de points matériels par rapport au même point au même instant .

Début d’un théorème
Fin du théorème

Généralisation à un système continu fermé de matière

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     Passant d'un système discret fermé de points matériels à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique par remplacement des sommes discrètes du 1er par
     Passant d'un système discret fermé de points matériels à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique par remplacement des sommes continues du 2nd [24],
     le théorème du moment cinétique vectoriel s'applique à un système continu de matière dans un référentiel galiléen où le point origine d'évaluation des moments est fixe selon l'énoncé ci-dessous :

Début d’un théorème
Fin du théorème

     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « de masse volumique » du système continu fermé de matière,
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs moment résultant dynamique en appliqué au système [25] salculé selon [27]
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs [27] avec la somme des forces que
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs chaque système extérieur exerce sur chaque pseudo point [28] du système,
          Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs avec étant la somme des densités volumiques
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs de forces que chaque système extérieur exerce en chaque point de l'expansion volumique du système et
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs moment cinétique du système en [26] calculé selon [27], [2] avec
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs la densité volumique de vecteur quantité de mouvement en à l'instant dans , soit,
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs en cinétique newtonienne, [27] avec « le vecteur vitesse de dans
          Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les vecteurs en cinétique newtonienne, avec «  au même instant ».

     Rappels : Pour une expansion surfacique « de masse surfacique » du système continu fermé de matière,
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs moment résultant dynamique en appliqué au système [25] salculé selon [29]
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs [29] avec la somme des forces que
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs chaque système extérieur exerce sur chaque pseudo point [30] du système,
          Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs avec étant la somme des densités surfaciques
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs de forces que chaque système extérieur exerce en chaque point de l'expansion surfacique du système et
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs moment cinétique du système en [26] calculé selon [29], [2] avec
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs la densité surfacique de vecteur quantité de mouvement en à l'instant dans , soit,
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs en cinétique newtonienne, [29], [31] avec « le vecteur vitesse de dans
                     Rappels : Pour une expansion surfacique « les vecteurs en cinétique newtonienne, avec «  au même instant ».

     Rappels : Pour une expansion linéique « de masse linéique » du système continu fermé de matière,
     Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs moment résultant dynamique en appliqué au système [25] salculé selon [32]
     Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs [32] avec la somme des forces que
     Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs chaque système extérieur exerce sur chaque pseudo point [33] du système,
          Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs avec étant la somme des densités linéiques
     Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs de forces que chaque système extérieur exerce en chaque point de l'expansion linéique du système et
     Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs moment cinétique du système en [26] calculé selon [32], [2] avec
     Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs la densité linéique de vecteur quantité de mouvement en à l'instant dans , soit,
     Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs en cinétique newtonienne, [32] avec « le vecteur vitesse de dans
                Rappels : Pour une expansion linéique « les vecteurs en cinétique newtonienne, avec «  au même instant ».

     Justificationexposée dans le cas d'une expansion tridimensionnelle :
     Justification on applique le théorème du moment cinétique vectoriel à chaque pseudo point [28], les vecteurs moments ayant pour point origine fixe dans galiléen
     Justification «» [27] puis
     Justification on intègre la relation précédente sur l'expansion tridimensionnelle du système continu de matière, l'intégration volumique se faisant sur le point générique ,
     Justification «» [27], [34],
     Justification le 1er terme du 1er membre définissant le vecteur moment résultant dynamique par rapport à appliqué au système de matière à l'instant [25] «»,
     Justification le 2ème terme du 1er membre définissant le vecteur moment résultant des forces intérieures par rapport à appliqué au système de matière à l'instant «» [35],
     Justification le 2ème membre se transformant, après « permutation de l'intégration volumique sur le point générique et de la dérivation temporelle » [36],
     Justification le 2ème membre se transformant, en «» [27], [37], l'intégrale volumique définissant le vecteur moment cinétique du système
                    Justification le 2ème membre se transformant, en «», l'intégrale volumique définissant de matière en à l'instant c.-à-d.
                    Justification le 2ème membre se transformant, en «», l'intégrale volumique définissant d'où
     Justification le 2ème membre égal à  : C.Q.F.J. [38].

Complément, adaptation du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un point mobile A dans le référentiel d'étude galiléen

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     Il s'agit d'adapter la forme du théorème du moment cinétique vectoriel relativement à un point origine mobile dans le référentiel d'étude galiléen appliqué à un point matériel [39]
     Il s'agit d'adapter la forme du théorème du moment cinétique vectoriel relativement à un point origine mobile dans le référentiel d'étude galiléen à un système discret fermé de points matériels.

Adaptation du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un point mobile A quelconque dans le référentiel d'étude galiléen

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     Soit le système discret fermé de points matériels « avec » étudié dans le référentiel galiléen et
     Soit un point mobile dans par rapport auquel on détermine les moments vectoriels ;

     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile dans galiléen, appliqué à chaque point matériel dans le référentiel
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile s'écrivant «» [2],
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on ajoute ces relations «
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on ajoute ces relations « » et
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 1er terme du 1er membre » le vecteur moment résultant dynamique appliqué au
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 1er terme du 1er membre » système discret fermé de points matériels en
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 1er terme du 1er membre » à l'instant c.-à-d. «» [22],
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 2nd terme du 1er membre » le vecteur moment résultant des forces intérieures
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 2nd terme du 1er membre » appliquées au système discret fermé de points
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 2nd terme du 1er membre » matériels en à l'instant c.-à-d.
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 2nd terme du 1er membre » «» [20],
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 1er terme du 2nd membre » se réécrivant «» après
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « permutation de la somme discrète et de la dérivation temporelle » [21], c.-à-d.
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 1er terme du 2nd membre » s'identifiant à «» dérivée
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « temporelle du vecteur moment cinétique du système discret fermé de points
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « matériels en à l'instant c.-à-d. «» [23] et enfin
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 2nd terme du 2nd membre » dans lequel on effectue une factorisation vectorielle
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « à gauche par [40] «» reconnaissant dans le
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « 2nd facteur du produit vectoriel vecteur résultante cinétique du
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « 2nd facteur du produit vectoriel système de points matériels [41]
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile on reconnaît dans « le 2nd terme du 2nd membre » «» ;
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile ainsi le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile ainsi dans le référentiel galiléen, moments évalués relativement à un point mobile dans ,
     la forme du théorème du moment cinétique vectoriel avec moments évalués par rapport à mobile ainsi prend la forme «» d'où l'énoncé [17] :

     Dans un référentiel galiléen, et prenant pour origine des vecteurs moments un point mobile dans , le vecteur moment résultant dynamique par rapport à appliqué à un système discret fermé de points matériels à l'instant «» [22] est égal à la somme de la dérivée temporelle du vecteur moment cinétique de ce dernier par rapport au même point au même instant «» [23] et du produit vectoriel «[19] dans lequel est le vecteur résultante cinétique du système dans le référentiel à l'instant » [41] soit
«» [2], [42].

     Remarque : Sachant que les relations d'un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique se déduisent de celles d'un système discret fermé de points matériels
     Remarque : en remplaçant les sommes discrètes du 2nd par des sommes continues du 1er c.-à-d. mettant en œuvre dans le 1er une intégrale volumique [27], surfacique [29] ou curviligne [32],
     Remarque : l'adaptation du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système continu de matière dans un référentiel galiléen avec point origined'évaluation des moments mobile
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions du vecteur moment résultant dynamique par rapport à appliqué au système continu fermé de matière «» [25],
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions du vecteur moment cinétique par rapport à du système étudié «» [26] et
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions du vecteur résultante cinétique du système considéré «» [43] résultent du remplacement de la somme discrète des
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions grandeurs associées aux divers points matériels par l'intégrale volumique [27], surfacique [29] ou curviligne [32] des grandeurs
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions associées aux divers pseudo points de l'expansion tridimensionnelle [28], surfacique [30] ou linéique [33].

Applicabilité du théorème du moment cinétique vectoriel à un système discret fermé de points matériels relativement au centre d'inertie (C.D.I.) G de ce dernier dans le référentiel d'étude galiléen

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     Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels selonest inapplicable siest mobile dans le référentielgaliléen [44],
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels selonest inapplicable sauf pour tel que ,
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels le théorème adapté à utiliser étant «» [45], [44] :
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, «» avec « le C.D.I. [46] du système discret
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, «» avec « fermé de points matériels »
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, si le point origine se déplace parallèlement au C.D.I. [46] du système
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, c.-à-d. pour colinéaire à d'où
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, le théorème du moment cinétique vectoriel s'applique à un système discret
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, fermé de points matériels dans un référentiel galiléen avecmobile selon
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, «», le cas particulier le plus
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, fréquent étant celui où est le C.D.I. [46] du système étudié d'où
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, l'énoncé du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, discret fermé de points matériels dans un référentiel d'étude galiléen quand
      Le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, le point origine de calcul des moments est le C.D.I. [46] du système [45] :

     Dans un référentiel galiléen, et prenant pour origine des vecteurs moments le C.D.I. [46] du système discret fermé de points matériels étudié, le vecteur moment résultant dynamique par rapport au C.D.I. [46] du système appliqué à ce dernier à l'instant «» [22] est égal à la dérivée temporelle du vecteur moment cinétique du système par rapport rapport au C.D.I. [46] de ce dernier au même instant «» [23] soit
«» [47], [48].

Expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (r.f.d.n.) appliquée à un point matériel relativement à un axe fixe

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     Nous cherchons à trouver l'expression de la r.f.d.n. [1] ou du théorème du moment cinétique vectoriel qui en est une conséquence appliqué(e) à un point matériel relativement à un axe fixe.

Expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (ou du théorème du moment cinétique vectoriel) appliqué(e) à un point matériel M relativement à un axe fixe Δ dans le référentiel d'étude galiléen

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     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un point matériel , de masse , le point origine des moments étant un point choisi fixe sur l'axe fixe du référentiel galiléen [49]
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» [2] avec le moment cinétique vectoriel de en à l'instant dans le référentiel et
           Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» avec l'ensemble des forces appliquées au point , le vecteur moment en , à l'instant ,
           Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» avec l'ensemble des forces appliquées au point , de chaque force étant ,
           Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» on multiplie scalairement chaque membre de l'équation par le vecteur unitaire orientant l'axe
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ou, avec la distributivité de la multiplication scalaire par rapport à l’addition vectorielle [50]
       Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ou, avec la distributivité et
       Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ou, avec le caractère constant de [51]
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le point étant un point quelconque de , on reconnaît dans
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le 2nd membre de la relation , «» la dérivée temporelle du
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le 2nd membre de la relation , « moment cinétique scalaire de par rapport à
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le 2nd membre de la relation , à l'instant dans , » [52] c.-à-d.
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le 2nd membre de la relation , «» [2] et dans
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le 1er membre de la relation , «» la somme des
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le 1er membre de la relation , « moments scalaires des forces appliquées à par
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le 1er membre de la relation , « rapport à , de moment individuel
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel «» ; le 1er membre de la relation , « à l'instant [53] » c.-à-d. «» [2]
     Partant du théorème du moment cinétique vectoriel d'où l'expression de la r.f.d.n. [1] ou du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué(e) à un point matériel relativement à un axe fixe
         Partant du théorème du moment cinétique vectoriel d'où l'expression de la r.f.d.n. ou du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué(e) à un point matériel dans le référentiel galiléen :
           Partant du théorème du moment cinétique vectoriel d'où l'expression de la r.f.d.n. «[2] si est un axe fixe de galiléen ».

Causes de modification du moment cinétique scalaire du point matériel M par rapport à un axe Δ fixe dans le référentiel d’étude

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     D'après l'expression de la r.f.d.n. [1] ou celle du théorème du moment cinétique vectoriel appliquée à un point matériel relativement à un axe fixe dans un référentiel galiléen
         D'après l'expression de la r.f.d.n. ou celle du théorème du moment cinétique vectoriel «» [2] et
     D'après l'expression de tout théorème de la dynamique d'un point matériel dans un référentiel galiléen [2],

     nous pouvons affirmer que « les moments scalaires des forces appliquées au point matériel calculés par rapport à l'axe fixe dans à savoir » sont
     nous pouvons affirmer que « les causes de modification du moment cinétique scalaire du point par rapport à ce même axe fixe dans à savoir » [2].

Complément, expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (ou du théorème du moment cinétique vectoriel) appliqué(e) à un point matériel M relativement à un axe mobile Δ de direction fixe dans le référentiel d'étude galiléen

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     Soit un axe mobile dans le référentiel d'étude galiléen et un point quelconque sur choisi comme origine des moments vectoriels,
        Soit l'axe a priori de mouvement quelconque dans le référentiel galiléen étant orienté par le vecteur unitaire ,
     le théorème du moment cinétique vectoriel appliqué au point matériel en mobile dans galiléen s'écrivant selon «[2], [18], [45],
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous multiplions scalairement la relation membre à membre par «» et
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er membre », après avoir utilisé la distributivité de la multiplication scalaire relativement à l'addition vectorielle [50],
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er membre », la somme des moments scalaires des forces appliquées au point matériel relativement à l'axe à l'instant
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er membre », « » [2],
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er terme du 2ème membre » sigarde une direction constantec.-à-d. si le mouvement de dans est une translation
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er terme du 2ème membre » sigarde une direction constante «» et par suite
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er terme du 2ème membre » sigarde une direction constante «
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er terme du 2ème membre » sigarde une direction constante « » [2] c.-à-d.
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er terme du 2ème membre » sigarde une direction constante « la dérivée temporelle de moment cinétique scalaire
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er terme du 2ème membre » sigarde une direction constante « de par rapport à l'axe en translation dans,
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 1er terme du 2ème membre » sigarde une direction constante « de au même instant [52] et enfin dans
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 2nd terme du 2ème membre » égal, par invariance du produit mixte par permutation circulaire [54],
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 2nd terme du 2ème membre » égal, à «» ou, en notant la vitesse de translation de l'axe à
     le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 2nd terme du 2ème membre » égal, à «» ou, d'où
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 2nd terme du 2ème membre » égal, à «  soit, par distributivité de la
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 2nd terme du 2ème membre » égal, à «  multiplication vectorielle relativement à l'addition vectorielle [4]
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 2nd terme du 2ème membre » égal, à «  par nullité du produit
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « le 2nd terme du 2ème membre » égal, à «  vectoriel de deux vecteurs colinéaires [19], d'où
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « ce 2nd terme du 2ème membre » égal à «» [2], terme
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « ce 2nd terme du 2ème membre » égal à « nul pour un mouvement de à l'instant dans le plan [55],
      le théorème du moment cinétique vectoriel nous reconnaissons dans « ce 2nd terme du 2ème membre » égal à « non nul pour un mouvement de à l'instant à composante au plan [55],
     le théorème du moment cinétique vectoriel d'où la forme de la r.f.d.n. [1] ou du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué(e) à un point matériel par rapport à un axe mobile de direction fixe
         le théorème du moment cinétique vectoriel d'où la forme de la r.f.d.n. ou du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué(e) à un point matériel dans le référentiel d'étude galiléen [45] :

     Dans un référentiel galiléen, et prenant pour origine des moments scalaires un axe orienté par le vecteur unitaire en translation dans , le moment scalaire résultant par rapport à des forces appliquées à un point matériel à l'instant «» est égal à la somme de la dérivée temporelle du moment cinétique scalaire de ce dernier par rapport au même axe au même instant «» et de la grandeur scalaire définie par le produit mixte «[56] dans lequel est le vecteur vitesse de translation de l'axe dans le référentiel à l'instant en absence de glissement parallèlement à lui-même et le vecteur quantité de mouvement du point dans le référentiel à l'instant » soit
«» [2], [45].

Théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un point matériel

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Énoncé du théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un point matériel M dans le référentiel d'étude galiléen

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Début d’un théorème
Fin du théorème

     Démonstration : Revoir le paragraphe « expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (ou du théorème du moment cinétique vectoriel) appliqué(e) à un point matériel M relativement
     Démonstration : Revoir le paragraphe « à un axe fixe Δ dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans le chapitre.

Cas où M décrit, dans le référentiel d'étude galiléen, un mouvement circulaire d’axe « Δ », de rayon R et de vitesse angulaire instantanée donnée

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     Le moment cinétique scalaire d'un point matériel en mouvement circulaire d'axe , de centre , de rayon et de vitesse angulaire instantanée , moment évalué par rapport à ,
     Le moment cinétique scalaire d'un point matériel en mouvement circulaire d'axe , s'écrivant «» [57], [13] avec le moment d'inertie de masse
                  Le moment cinétique scalaire d'un point matériel en mouvement circulaire d'axe , s'écrivant «» avec le relativement à l'axe de rotation ,
     l'application du théorème du moment cinétique scalaire à ce point en mouvement circulaire d'axe , de centre , de rayon et de vitesse angulaire instantanée à l'instant , avec
     l'application du théorème du moment cinétique scalaire à ce point en mouvement circulaire les moments évalués par rapport à et le moment d'inertie de relativement à étant constant
     l'application du théorème du moment cinétique scalaire à ce point en mouvement circulaire «» le référentiel d'étude étant galiléen et
        l'application du théorème du moment cinétique scalaire à ce point en mouvement circulaire «» l'axe du cercle nécessairement fixe [14], s'énonce selon :

Début d’un théorème
Fin du théorème

Complément, adaptation du théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un point matériel M relativement à un axe Δ en translation dans le référentiel d'étude galiléen

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     Considérant l'axe, origine des moments, en translation dans le référentiel d'étudegaliléen, le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un point matériel de masse , prend la forme [17]
     Considérant l'axe, origine des moments, en translation dans le référentiel d'étudegaliléen, le théorème du moment cinétique scalaire découlant de la dérivée temporelle du moment cinétique scalaire
     Considérant l'axe, origine des moments, en translation dans le référentiel d'étudegaliléen, le théorème du moment cinétique scalaire découlant de de par rapport à en translation dans [61] :

     Dans un référentiel galiléen, et prenant pour origine des moments scalaires un axe orienté par le vecteur unitaire en translation dans , le moment résultant scalaire par rapport à des forces appliquées à un point matériel à l'instant «» est égal à la somme de la dérivée temporelle du moment cinétique scalaire de ce dernier par rapport au même axe au même instant «» et du produit mixte «» [56] dans lequel est le vecteur vitesse de translation de l'axe dans le référentiel à l'instant en absence de glissement parallèlement à lui-même et le vecteur quantité de mouvement du point dans au même instant soit
«» [2].

Théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret de points matériels, généralisation à un système continu de matière

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Théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret de points matériels dans le référentiel d'étude galiléen

[modifier | modifier le wikicode]

     Soit le système discret fermé de points matériels « avec » étudié dans le référentiel galiléen et
     Soit un axe fixe dans par rapport auquel on détermine les moments scalaires,
     on applique le théorème du moment cinétique scalaire à chaque point matériel dans le référentiel galiléen, moments évalués relativement à l'axe fixe dans
     on applique le théorème du moment cinétique scalaire à chaque point matériel «» puis
     on fait la somme de ces relations «»,
     on reconnaît dans « le 1er terme du 1er membre » le moment résultant dynamique scalaire appliqué au système discret fermé de points matériels par rapport à l'axe à l'instant «»,
     on reconnaît dans « le 2ème terme du 1er membre » le moment résultant scalaire des forces intérieures appliquées au système discret fermé de points matériels relativement au même axe à l'instant
     on reconnaît dans « le 2ème terme du 1er membre » «» [62] et
     on reconnaît dans « le 2ème membre » égal à, par « permutation de la somme discrète et de la dérivation temporelle » [21], «» c.-à-d.
     on reconnaît dans « le 2ème membre » égal à, la dérivée temporelle du moment cinétique scalaire du système discret fermé de points matériels par rapport au même axe au même instant .

Début d’un théorème
Fin du théorème

Généralisation à un système continu fermé de matière

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     Passant d'un système discret fermé de points matériels à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique par remplacement des sommes discrètes du 1er par
     Passant d'un système discret fermé de points matériels à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique par remplacement des sommes continues du 2nd [24]
     le théorème du moment cinétique scalaire s'applique à un système continu de matière dans un référentiel galiléen où l'axe origine d'évaluation des moments est fixe selon l'énoncé ci-dessous :

Début d’un théorème
Fin du théorème

     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « de masse volumique » du système continu fermé de matière,
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires moment résultant dynamique en appliqué au système [65] salculé selon [27]
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires [27] avec la somme
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires des forces que chaque système extérieur exerce sur chaque pseudo point [28] du système,
          Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires avec étant la somme des densités
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires volumiques de forces que chaque système extérieur exerce en chaque point de l'expansion volumique du système et
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires moment cinétique du système en [66] calculé selon [27], [2]
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires avec la densité volumique de vecteur quantité de mouvement en à l'instant dans , soit,
     Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires en cinétique newtonienne, [27] avec le vecteur vitesse de
            Rappels : Pour une expansion tridimensionnelle « les scalaires en cinétique newtonienne, avec dans au même instant .
     Rappels : Pour une expansion surfacique « de masse surfacique » du système continu fermé de matière,
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires moment résultant dynamique en appliqué au système [65] salculé selon [29]
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires [29] avec la somme
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires des forces que chaque système extérieur exerce sur chaque pseudo point [30] du système,
          Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires avec étant la somme des densités
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires surfaciques de forces que chaque système extérieur exerce en chaque point de l'expansion surfacique du système et
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires moment cinétique du système en [66] calculé selon [29], [2]
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires avec la densité surfacique de vecteur quantité de mouvement en à l'instant dans , soit,
     Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires en cinétique newtonienne, [29] avec le vecteur vitesse de
            Rappels : Pour une expansion surfacique « les scalaires en cinétique newtonienne, avec dans au même instant .
     Rappels : Pour une expansion linéique « de masse linéique » du système continu fermé de matière,
     Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires moment résultant dynamique en appliqué au système [65] salculé selon [32]
     Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires [32] avec la somme
     Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires des forces que chaque système extérieur exerce sur chaque pseudo point [33] du système,
              Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires avec étant la somme des densités
     Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires linéiques de forces que chaque système extérieur exerce en chaque point de l'expansion linéique du système et
     Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires moment cinétique du système en [66] calculé selon [32], [2]
     Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires avec la densité linéique de vecteur quantité de mouvement en à l'instant dans , soit,
     Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires en cinétique newtonienne, [32] avec le vecteur vitesse de
                 Rappels : Pour une expansion linéique « les scalaires en cinétique newtonienne, avec dans au même instant .

     Justificationexposée dans le cas d'une expansion tridimensionnelle :
     Justification on applique le théorème du moment cinétique scalaire à chaque pseudo point [28], les moments scalaires ayant pour axe origine fixe dans galiléen
     Justification «» [27] puis
     Justification on intègre la relation précédente sur l'expansion tridimensionnelle du système continu de matière, l'intégration volumique se faisant sur le point générique ,
     Justification «» [27], [34],
     Justification le 1er terme du 1er membre définissant le moment résultant dynamique scalaire par rapport à appliqué au système de matière à l'instant [65] «»,
     Justification le 2ème terme du 1er membre définissant le moment résultant scalaire des forces intérieures par rapport à appliqué au système de matière à l'instant «» [67],
     Justification le 2ème membre se transformant, après « permutation de l'intégration volumique sur le point générique et de la dérivation temporelle » [36],
     Justification le 2ème membre se transformant, en «» [27], [37], l'intégrale volumique définissant le moment cinétique scalaire du
                 Justification le 2ème membre se transformant, en «», l'intégrale volumique définissant système de matière en à l'instant c.-à-d.
                 Justification le 2ème membre se transformant, en «», l'intégrale volumique définissant d'où
     Justification le 2ème membre égal à  : C.Q.F.J. [38].

Complément, adaptation du théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un axe Δ en translation dans le référentiel d'étude galiléen

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     Il s'agit d'adapter la forme du théorème du moment cinétique scalaire relativement à un axe en translation dans le référentiel d'étude galiléen appliqué à un point matériel [68]
     Il s'agit d'adapter la forme du théorème du moment cinétique scalaire relativement à un axe en translation dans le référentiel d'étude galiléen à un système discret fermé de points matériels.

Adaptation du théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un axe Δ quelconque en translation dans le référentiel d'étude galiléen

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     Soit le système discret fermé de points matériels « avec » étudié dans le référentiel galiléen et
     Soit un axe en translation dans par rapport auquel on détermine les moments scalaires ;

     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation dans galiléen, appliqué à chaque point matériel dans le référentiel s'écrivant selon
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation «» [2],
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation « étant le vecteur vitesse de translation de dans à l'instant en absence de glissement
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation « étant le vecteur vitesse de translation de dans à l'instant le long de et
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation « le vecteur quantité de mouvement de dans au même instant ,
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on ajoute ces relations «
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on ajoute ces relations « » [68] et
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 1er terme du 1er membre » le moment résultant dynamique scalaire appliqué au
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 1er terme du 1er membre » système discret fermé de points matériels en
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 1er terme du 1er membre » à l'instant c.-à-d. «» [63],
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 2nd terme du 1er membre » le moment résultant scalaire des forces intérieures
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 2nd terme du 1er membre » appliquées au système discret fermé de points
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 2nd terme du 1er membre » matériels en à l'instant c.-à-d.
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 2nd terme du 1er membre » «» [62],
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 1er terme du 2nd membre » se réécrivant «» après
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « permutation de la somme discrète et de la dérivation temporelle » [21], c.-à-d.
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 1er terme du 2nd membre » s'identifiant à «» dérivée
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « temporelle du moment cinétique scalaire du système discret fermé de points
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « matériels en à l'instant c.-à-d. «» [64] et enfin
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « le 2nd terme du 2nd membre » dans lequel on effectue une factorisation scalaire
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « à gauche par [69] «»
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « reconnaissant dans le 3ème facteur du produit mixte vecteur résultante
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « reconnaissant dans le 3ème facteur cinétique du système de points matériels [41]
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation on reconnaît dans « reconnaissant dans le 3ème facteur «» ;
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation ainsi le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation ainsi dans le référentiel galiléen, moments évalués relativement à un axe en translation dans ,
     le théorème du moment cinétique scalaire avec moments évalués par rapport à en translation ainsi prend la forme «» d'où l'énoncé [17] :

     Dans un référentiel galiléen, et prenant pour origine des moments scalaires un axe en translation dans , l'axe étant orienté par le vecteur unitaire , le moment résultant dynamique scalaire par rapport à l'axe appliqué à un système discret fermé de points matériels à l'instant «» [63] est égal à la somme de la dérivée temporelle du moment cinétique scalaire de ce dernier par rapport au même axe au même instant «» [64] et du produit mixte «[56] dans lequel est le vecteur vitesse de translation de dans à l'instant en absence de glissement le long de et le vecteur résultante cinétique du système dans le référentiel au même instant » [41] soit
«» [2], [42].

     Remarque : Sachant que les relations d'un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique se déduisent de celles d'un système discret fermé de points matériels
     Remarque : en remplaçant les sommes discrètes du 2nd par des sommes continues du 1er c.-à-d. mettant en œuvre dans le 1er une intégrale volumique [27], surfacique [29] ou curviligne [32],
     Remarque : l'adaptation du théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système continu de matière dans un référentiel galiléen où l'axed'évaluation des moments y est en translation
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions du moment résultant dynamique scalaire par rapport à appliqué au système continu fermé de matière «» [65],
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions du moment cinétique scalaire par rapport à du système étudié «» [66] et
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions du vecteur résultante cinétique du système considéré «» [43] résultent du remplacement de la somme discrète des
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions grandeurs associées aux divers points matériels par l'intégrale volumique [27], surfacique [29] ou curviligne [32] des grandeurs
     Remarque : l'adaptation se généralise sans modificationles définitions associées aux divers pseudo points de l'expansion tridimensionnelle [28], surfacique [30] ou linéique [33].

Applicabilité du théorème du moment cinétique scalaire à un système discret fermé de points matériels relativement à un axe ΔG passant par le centre d'inertie (C.D.I.) G du système, axe en translation dans le référentiel d'étude galiléen

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     Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels selonest inapplicable pourmobile dans le référentielgaliléen [70],
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels selonest sauf pour en translation dans le vecteur unitaire
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels selonest sauf pour en translation dans l'orientant
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels selonest sauf pour en tel que ,
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels le théorème adapté à utiliser dans le cas où est en translation dans galiléen [70] étant
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels }e théorème adapté à utiliser «» [45] :
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, «» avec « le C.D.I. [46] du système discret
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, «» avec « fermé de points matériels »
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, si l'axe se translate parallèlement au plan c.-à-d.
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, si coplanaire au plan
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, si l'axe se translate parallèlement [71]
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, le théorème du moment cinétique scalaire s'applique à un système discret
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, fermé de points matériels dans un référentiel galiléen avecen translation
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, selon «», le cas particulier
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, le plus fréquent étant celui où se translate en passant par le C.D.I. [46]
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, du système étudié en lui restant solidaire [72], alors noté ,
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, le plus fréquent étant [72] d'où l'énoncé du théorème du
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, matériels dans un référentiel d'étude galiléen avec, pour axe origine de
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, calcul des moments, l'axe en translation dans et
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, calcul des moments, l'axe solidaire du C.D.I. [46] du système
      Le théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels or, en cinétique newtonienne, complément non à retenir mais à savoir justifier si besoin est :

     Dans un référentiel galiléen, et prenant pour origine des moments scalaires l'axe , de direction fixée, passant par le C.D.I. [46] du système discret fermé de points matériels étudié, l'axe restant solidaire de [72], le moment résultant dynamique scalaire appliqué au système à l'instant en «» [63] est égal à la dérivée temporelle du moment cinétique scalaire du système par rapport à au même instant «» [64] soit
«» [47], [48].

Différents cas de conservation du moment cinétique vectoriel ou scalaire d'un système discret fermé de points matériels

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Conservation du moment cinétique vectoriel d'un système fermé de matière par rapport à un point O fixe dans le référentiel d'étude galiléen

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     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel d'un système fermé de matière par rapport à un pointfixe dans le référentiel d'étudegaliléen à savoir «»
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique enappliqué au système [22], [25] est nul à tout instant c.-à-d. si «»,
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel propriété résultant du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué au système fermé de matière en un point fixe dans un référentiel galiléen soit
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel propriété résultant du «» [73] dans lequel la nullité du 1er membre celle du 2nd membre soit
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel propriété résultant du « d'où, après intégration par rapport au temps, «» ;
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique appliqué au système fermé de matière [22], [25] par rapport au point fixe dans galiléen
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique peut être nul par absence de forces extérieures c.-à-d. si le système fermé de matière est isolé,
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique peut être nul par des forces extérieures toutes « centrales par rapport au point fixe» [74] ou
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique peut être nul par des forces extérieures à vecteurs moments par rapport au point fixese compensant [75].

Conservation du moment cinétique scalaire d'un système fermé de matière par rapport à un axe Δ fixe dans le référentiel d'étude galiléen

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     Il y a conservation du moment cinétique scalaire d'un système fermé de matière par rapport à un axefixe dans le référentiel d'étudegaliléen à savoir «»
     Il y a conservation du moment cinétique scalaire si le moment résultant dynamique scalaire enappliqué au système [63], [65] est nul à tout instant c.-à-d. si «»,
     Il y a conservation du moment cinétique scalaire propriété résultant du théorème du moment cinétique scalaire appliqué au système fermé de matière en un axe fixe dans un référentiel galiléen soit
     Il y a conservation du moment cinétique scalaire propriété résultant du «» [76] dans lequel la nullité du 1er membre celle du 2nd membre soit
     Il y a conservation du moment cinétique scalaire propriété résultant du « d'où, après intégration par rapport au temps, «» ;
     Il y a conservation du moment cinétique scalaire si le moment résultant dynamique scalaire appliqué au système fermé de matière [63], [65] par rapport à l'axe fixe dans galiléen
     Il y a conservation du moment cinétique scalaire si le moment résultant dynamique scalaire peut être nul par absence de forces extérieures c.-à-d. si le système fermé de matière est isolé,
     Il y a conservation du moment cinétique scalaire si le moment résultant dynamique scalaire peut être nul par des forces extérieures «à ou de support coupant l'axe fixe» [77] ou
     Il y a conservation du moment cinétique scalaire si le moment résultant dynamique scalaire peut être nul par des forces extérieures à moments scalaires par rapport à l'axe fixese compensant [78].

Complément, conservation du moment cinétique vectoriel d'un système fermé de matière par rapport à son centre d'inertie (C.D.I.) G dans le référentiel d'étude galiléen

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     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel d'un système fermé de matière par rapport à son C.D.I. [46]quel que soit le mouvement de ce dernier dans le référentiel d'étudegaliléen à savoir
           Il y a conservation du moment cinétique vectoriel d'un système fermé de matière par rapport à son C.D.I. quel que soit le mouvement de ce dernier «»
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique enappliqué au système [22], [25] est nul à tout instant c.-à-d. si «»,
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel propriété résultant du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué au système fermé de matière en mobile dans un référentiel galiléen soit
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel propriété résultant du «» [79], [45] dans lequel la nullité du 1er membre celle du 2nd membre
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel propriété résultant soit d'où, après intégration par rapport au temps, «» ;
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique appliqué au système fermé de matière [22], [25] par rapport à son C.D.I. [46] mobile dans galiléen,
                         Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique appliqué au système fermé de matière par rapport à son C.D.I. quel que soit son mouvement dans
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique peut être nul par absence de forces extérieures c.-à-d. si le système fermé de matière est isolé,
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique peut être nul par dans le cadre de la dynamique newtonienne, a alors un mouvement rectiligne uniforme
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique peut être nul par dans le référentiel galiléen par application du théorème du mouvement du C.D.I. [46], [80],
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique peut être nul par des forces extérieures toutes « centrales par rapport au C.D.I. [46]» [81] ou
     Il y a conservation du moment cinétique vectoriel si le vecteur moment résultant dynamique peut être nul par des forces extérieures à vecteurs moments par rapport au C.D.I. [46]se compensant.

Complément, conservation du moment cinétique scalaire d'un système fermé de matière par rapport à un axe ΔG passant par le centre d'inertie (C.D.I.) G du système en translation dans le référentiel d'étude galiléen

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     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, conservation du moment cinétique scalaire d'un système fermé de matière par rapport à un axede direction fixée, passant par le C.D.I. [46] du système,
         Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, conservation du moment cinétique scalaire d'un système fermé de matière par rapport à l'axe restant solidaire du C.D.I. [46][72], c.-à-d.
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, «» si le moment résultant dynamique scalaire par rapport à appliqué au système [63] est nul à tout instant
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, «» si «»,
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, propriété résultant du théorème du moment cinétique scalaire applqué, dans un référentiel galiléen, au système fermé de matière
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, propriété résultant du théorème du moment cinétique scalaire applqué, par rapport à un axe , de direction fixe, solidaire du C.D.I. [46] du système [72]
           Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, propriété résultant du théorème du moment cinétique scalaire applqué, par rapport à un axe , de direction fixe, solidaire du C.D.I. par lequel il passe [82]
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, propriété résultant du «» dans lequel la nullité du 1er membre celle du 2nd membre
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, propriété résultant du soit d'où, après intégration par rapport au temps, «» ;
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, le moment résultant dynamique scalaire appliqué au système fermé de matière [63], [65] par rapport à l'axe dans galiléen
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, le moment résultant dynamique scalaire peut être nul par absence de forces extérieures c.-à-d. si le système fermé de matière est isolé,
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, le moment résultant dynamique scalaire peut être nul par dans le cadre de la dynamique newtonienne a un mouvement rectiligne uniforme dans le
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, le moment résultant dynamique scalaire peut être nul par référentiel galiléen par application du théorème du mouvement du C.D.I. [46], [80],
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, le moment résultant dynamique scalaire peut être nul par des forces extérieures «à ou de support coupant l'axe» [77] ou enfin
     Il y a, dans le référentiel d'étudegaliléen, le moment résultant dynamique scalaire peut être nul par des forces extérieures dont les moments scalaires par rapport à l'axese compensant.

Notes et références

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  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 et 1,7 Relation Fondamentale de la Dynamique Newtonienne.
  2. 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 2,21 2,22 2,23 2,24 2,25 2,26 2,27 2,28 2,29 2,30 2,31 2,32 2,33 2,34 2,35 2,36 2,37 2,38 2,39 2,40 2,41 2,42 et 2,43 Restant applicable sous cette forme en dynamique ou cinétique relativiste.
  3. 3,0 et 3,1 Fixe ou mobile.
  4. 4,0 et 4,1 Voir le paragraphe « propriétés de la multiplication vectorielle » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  5. 5,0 et 5,1 Dans le cadre de la cinétique relativiste on a également à selon avec la masse apparente de à l'instant dans laquelle est le facteur de Lorentz du point à l'instant dans le référentiel  ;
       Hendrik Antoon Lorentz (1853 - 1928) physicien néerlandais principalement connu pour ses travaux sur l'électromagnétisme, il a laissé son nom aux « transformations dites de Lorentz » en fait les équations définitives des transformations de Lorentz ont été formulées en par Henri Poincaré après avoir été introduites sous forme tâtonnante par quelques physiciens dont Hendrik Lorentz dès pour ce dernier, transformations utilisées dans la théorie de la relativité restreinte élaborée par Albert Einstein en  ;
       Hendrik Lorentz partagea, en , le prix Nobel de physique avec Pieter Zeeman (1865 - 1943) physicien néerlandais pour leurs recherches sur l'influence du magnétisme sur les phénomènes radiatifs Pieter Zeeman ayant découvert l'effet qui porte son nom en .
       Henri Poincaré (1854 - 1912) mathématicien, physicien, philosophe et ingénieur français à qui on doit des résultats d'importance en calcul infinitésimal, des avancées sur le problème à trois corps qui font de lui un des fondateurs de l'étude qualitative des systèmes d'équations différentielles et de la théorie du chaos, une participation active à la théorie de la relativité restreinte ainsi qu'à la théorie des systèmes dynamiques
       Albert Einstein (1879 - 1955), physicien théoricien d'origine allemande, devenu apatride en puis suisse en  ; on lui doit la théorie de la relativité restreinte publiée en , la relativité générale en ainsi que bien d'autres avancées dans le domaine de la mécanique quantique et la cosmologie ; il a reçu le prix Nobel de physique en pour son explication de l'effet photoélectrique.
  6. Restant valable en cinétique relativiste car «» voir la note « 5 » plus haut dans ce chapitre.
  7. Voir le paragraphe « expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (r.f.d.n.) appliquée à un point matériel M relativement à un point O fixe dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans ce chapitre.
  8. Dans laquelle , point fixe de , sert d'origine aux vecteurs position.
  9. 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.
  10. Ou, en relativiste, «».
  11. 11,0 11,1 et 11,2 Voir le paragraphe « définition du vecteur rotation instantanée » du chap. de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) ».
  12. Voir le paragraphe « réécriture du vecteur moment cinétique de M en mouvement circulaire dans le référentiel d'étude par rapport au centre C du cercle en fonction, entre autres, du vecteur rotation instantanée » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  13. 13,0 et 13,1 Non applicable en cinétique relativiste car a été obtenu à partir de applicable en cinétique newtonienne ou relativiste dans laquelle on a utilisé uniquement valable en cinétique newtonienne ;
       en cinétique relativiste on aurait avec le facteur de Lorentz du point en mouvement circulaire autour de de vecteur vitesse à l'instant «» d'où après un développement semblable à celui effectué en cinétique newtonienne avec le moment d'inertie de relativement à de même on définit le moment cinétique scalaire relativiste du point en mouvement circulaire autour de l'axe orienté par le vecteur unitaire selon «» avec la vitesse angulaire de rotation de autour de  ;
       Hendrik Antoon Lorentz (1853 - 1928) physicien néerlandais principalement connu pour ses travaux sur l'électromagnétisme, il a laissé son nom aux « transformations dites de Lorentz » en fait les équations définitives des transformations de Lorentz ont été formulées en par Henri Poincaré après avoir été introduites sous forme tâtonnante par quelques physiciens dont Hendrik Lorentz dès pour ce dernier, transformations utilisées dans la théorie de la relativité restreinte élaborée par Albert Einstein en  ;
       Hendrik Lorentz partagea, en , le prix Nobel de physique avec Pieter Zeeman (1865 - 1943) physicien néerlandais pour leurs recherches sur l'influence du magnétisme sur les phénomènes radiatifs Pieter Zeeman ayant découvert l'effet qui porte son nom en .
       Henri Poincaré (1854 - 1912) mathématicien, physicien, philosophe et ingénieur français à qui on doit des résultats d'importance en calcul infinitésimal, des avancées sur le problème à trois corps qui font de lui un des fondateurs de l'étude qualitative des systèmes d'équations différentielles et de la théorie du chaos, une participation active à la théorie de la relativité restreinte ainsi qu'à la théorie des systèmes dynamiques
       Albert Einstein (1879 - 1955), physicien théoricien d'origine allemande, devenu apatride en puis suisse en  ; on lui doit la théorie de la relativité restreinte publiée en , la relativité générale en ainsi que bien d'autres avancées dans le domaine de la mécanique quantique et la cosmologie ; il a reçu le prix Nobel de physique en pour son explication de l'effet photoélectrique.
  14. 14,0 et 14,1 Sinon la trajectoire de dans le référentiel ne serait pas circulaire
  15. On retrouve la forme symbolique vue dans le paragraphe « commentaires sur la r.f.d.n. » du chap. de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) »
       dans laquelle la grandeur cinématique vectorielle est « le vecteur rotation instantanée autour de l'axe de rotation », la grandeur d'inertie associée « le moment d'inertie par rapport à l'axe de rotation » et la cause de variation du vecteur rotation instantanée « le moment résultant vectoriel des forces appliquées par rapport au centre du mouvement circulaire ».
  16. Non applicable en dynamique relativiste car, d'une part, nous avons établi dans la note « 13 » plus haut dans ce chapitre la « non applicabilité de en cinétique relativiste », la relation applicable étant «» avec le facteur de Lorentz du point en mouvement circulaire autour de et
       Non applicable en dynamique relativiste car, d'autre part avec, sauf cas particulier de mouvement uniforme, d'où non transformable selon ni selon sauf mouvement uniforme en dynamique relativiste ;
       Hendrik Antoon Lorentz (1853 - 1928) physicien néerlandais principalement connu pour ses travaux sur l'électromagnétisme, il a laissé son nom aux « transformations dites de Lorentz » en fait les équations définitives des transformations de Lorentz ont été formulées en par Henri Poincaré après avoir été introduites sous forme tâtonnante par quelques physiciens dont Hendrik Lorentz dès pour ce dernier, transformations utilisées dans la théorie de la relativité restreinte élaborée par Albert Einstein en  ;
       Hendrik Lorentz partagea, en , le prix Nobel de physique avec Pieter Zeeman (1865 - 1943) physicien néerlandais pour leurs recherches sur l'influence du magnétisme sur les phénomènes radiatifs Pieter Zeeman ayant découvert l'effet qui porte son nom en .
       Henri Poincaré (1854 - 1912) mathématicien, physicien, philosophe et ingénieur français à qui on doit des résultats d'importance en calcul infinitésimal, des avancées sur le problème à trois corps qui font de lui un des fondateurs de l'étude qualitative des systèmes d'équations différentielles et de la théorie du chaos, une participation active à la théorie de la relativité restreinte ainsi qu'à la théorie des systèmes dynamiques
       Albert Einstein (1879 - 1955), physicien théoricien d'origine allemande, devenu apatride en puis suisse en  ; on lui doit la théorie de la relativité restreinte publiée en , la relativité générale en ainsi que bien d'autres avancées dans le domaine de la mécanique quantique et la cosmologie ; il a reçu le prix Nobel de physique en pour son explication de l'effet photoélectrique.
  17. 17,0 17,1 17,2 et 17,3 Expression qui n'est pas à retenir mais à retrouver si besoin est.
  18. 18,0 et 18,1 Voir le paragraphe « complément, expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (r.f.d.n.) appliquée à un point matériel M relativement à un point mobile A dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans ce chapitre.
  19. 19,0 19,1 et 19,2 Voir le paragraphe « définition intrinsèque du produit vectoriel de deux vecteurs » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  20. 20,0 et 20,1 Voir le paragraphe « vecteur moment résultant des forces intérieures s'exerçant sur un système discret fermé de points matériels par rapport à un point origine A quelconque » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) » pour l'établissement de la nullité du vecteur moment résultant des forces intérieures.
  21. 21,0 21,1 21,2 et 21,3 Car la somme des dérivées temporelles de grandeurs différentes est la dérivée temporelle de la somme de ces grandeurs.
  22. 22,0 22,1 22,2 22,3 22,4 22,5 22,6 et 22,7 Voir le paragraphe « vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un point origine quelconque A » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  23. 23,0 23,1 23,2 et 23,3 Voir le paragraphe « définition du vecteur moment cinétique d'un système discret (fermé) de points matériels dans le référentiel d'étude par rapport à un point origine A » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  24. 24,0 et 24,1 C.-à-d. mettant en œuvre dans un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, une intégrale volumique voir le paragraphe « les deux types d'intégrales volumiques » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) » ou
       C.-à-d. mettant en œuvre dans un système continu fermé de matière d'expansion surfacique, une intégrale surfacique voir le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) » ou
       C.-à-d. mettant en œuvre dans un système continu fermé de matière d'expansion linéique, une intégrale curviligne voir le paragraphe « les deux types d'intégrales curvilignes sur une portion de courbe continue » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  25. 25,00 25,01 25,02 25,03 25,04 25,05 25,06 25,07 25,08 et 25,09 Voir le paragraphe « complément : vecteur moment résultant dynamique appliqué à un système continu fermé de matière relativement à un point origine quelconque A » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  26. 26,0 26,1 26,2 26,3 et 26,4 Voir le paragraphe « définition du vecteur moment cinétique d'un système continu (fermé) de masse volumique, surfacique ou linéique connu dans le référentiel d'étude par rapport à un point origine A » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  27. 27,00 27,01 27,02 27,03 27,04 27,05 27,06 27,07 27,08 27,09 27,10 27,11 27,12 27,13 27,14 27,15 27,16 et 27,17 Voir le paragraphe « les deux types d'intégrales volumiques » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  28. 28,0 28,1 28,2 28,3 28,4 et 28,5 Un pseudo point d'une expansion tridimensionnelle est un élément de matière, centré en , de volume , de masse dans lequel est la masse volumique du système continu en , pseudo oint en translation dans le référentiel à la vitesse à l'instant «» dans le cas où le système continu de matière est un fluide, le pseudo point est appelé « particule de fluide ».
  29. 29,00 29,01 29,02 29,03 29,04 29,05 29,06 29,07 29,08 29,09 29,10 et 29,11 Voir le paragraphe « les deux types d'intégrales surfaciques et les grandes lignes de la méthode d'évaluation » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  30. 30,0 30,1 30,2 et 30,3 Un pseudo point d'une expansion surfacique est un élément de matière, centré en , d'aire , de masse dans lequel est la masse surfacique du système continu en , pseudo point en translation dans le référentiel à la vitesse à l'instant «» dans le cas où le système continu de matière est un fluide, le pseudo point est appelé « particule de fluide ».
  31. Bien que le moment cinétique vectoriel et la masse surfacique soient représentés par la même lettre, il n'y a pas d'ambiguïté car l'une des grandeurs est vectorielle et l'autre scalaire, de plus la grandeur vectorielle a toujours pour indice un point alors que la grandeur scalaire n'a, a priori, pas d'indice
  32. 32,00 32,01 32,02 32,03 32,04 32,05 32,06 32,07 32,08 32,09 32,10 et 32,11 Voir le paragraphe « les deux types d'intégrales curvilignes sur une portion de courbe continue » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  33. 33,0 33,1 33,2 et 33,3 Un pseudo point d'une expansion linéique est un élément de matière, centré en , de longueur , de masse dans lequel est la masse linéique du système continu en , pseudo point en translation dans le référentiel à la vitesse à l'instant «» dans le cas où le système continu de matière est un fluide, le pseudo point est appelé « particule de fluide ».
  34. 34,0 et 34,1 Le volume «» de l'expansion spatiale dépendant a priori du temps sauf si le système continu de matière est indéformable et la dérivée temporelle, associée à un point fixé en effet elle résulte de l'application du théorème du moment cinétique au pseudo point centré en , devant se faire en figeant le point , on a remplacé la dérivée droite utilisée dans le théorème du moment cinétique vectoriel ou scalaire appliqué au pseudo point , ce dernier n’ayant pas de raison d’être changé par une dérivée partielle à figé.
  35. Voir le paragraphe « vecteur moment résultant des forces intérieures s'exerçant sur un système continu fermé de matière par rapport à un point origine A quelconque » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) » pour l'établissement de la nullité du vecteur moment résultant des forces intérieures.
  36. 36,0 et 36,1 Propriété admise analogue de la propriété « toute somme discrète de dérivées temporelles de grandeurs est la dérivée temporelle de la somme discrète des grandeurs » en remplaçant somme discrète par somme continue
  37. 37,0 et 37,1 Après permutation de l'intégration volumique sur le point générique et de la dérivation temporelle et une fois l’intégration volumique réalisée, le point générique n’apparaît plus, il n'y a donc plus qu'une seule dépendance « le temps » et la dérivée partielle devient droite.
  38. 38,0 et 38,1 Ce Qu'il Fallait Justifier.
  39. Voir le paragraphe « complément, expression du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un point matériel M relativement à un point mobile A dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans ce chapitre.
  40. 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. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  41. 41,0 41,1 41,2 et 41,3 Voir le paragraphe « définition de la résultante cinétique d'un système de points matériels, 1ère grandeur cinétique associée au système » du chap. de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) ».
  42. 42,0 et 42,1 En cinétique newtonienne la résultante cinétique d'un système discret fermé de points matériels est lié à la vitesse du C.D.I. du système et à la masse de ce dernier par voir le paragraphe « lien entre la résultante cinétique et le vecteur vitesse du centre d'inertie d'un système de points matériels fermé » du chap. de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) » ;
       par contre, en cinétique relativiste, il n'y a pas de lien simple entre la résultante cinétique d'un système discret fermé de points matériels et le mouvement du C.D.I. du système voir le paragraphe « définition de la résultanta cinétique d'un système de points matériels, 1ère grandeur cinétique associées au système (en cinétique relativiste) » du chap. de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) » où on rappelle l'expression avec le facteur de Lorentz du point , alors que l'expression de la vitesse du C.D.I. du système s'exprime, comme en cinématique newtonienne, selon d'où aucun lien dans le cas général sauf dans le cas où le système de points matériels est en translation car tous les points matériels ont la même vitesse donc le même facteur de Lorentz d'où, après factorisation par ce dernier ainsi que par la vitesse commune .
       Hendrik Antoon Lorentz (1853 - 1928) physicien néerlandais principalement connu pour ses travaux sur l'électromagnétisme, il a laissé son nom aux « transformations dites de Lorentz » en fait les équations définitives des transformations de Lorentz ont été formulées en par Henri Poincaré après avoir été introduites sous forme tâtonnante par quelques physiciens dont Hendrik Lorentz dès pour ce dernier, transformations utilisées dans la théorie de la relativité restreinte élaborée par Albert Einstein en  ;
       Hendrik Lorentz partagea, en , le prix Nobel de physique avec Pieter Zeeman (1865 - 1943) physicien néerlandais pour leurs recherches sur l'influence du magnétisme sur les phénomènes radiatifs Pieter Zeeman ayant découvert l'effet qui porte son nom en .
       Henri Poincaré (1854 - 1912) mathématicien, physicien, philosophe et ingénieur français à qui on doit des résultats d'importance en calcul infinitésimal, des avancées sur le problème à trois corps qui font de lui un des fondateurs de l'étude qualitative des systèmes d'équations différentielles et de la théorie du chaos, une participation active à la théorie de la relativité restreinte ainsi qu'à la théorie des systèmes dynamiques
       Albert Einstein (1879 - 1955), physicien théoricien d'origine allemande, devenu apatride en puis suisse en  ; on lui doit la théorie de la relativité restreinte publiée en , la relativité générale en ainsi que bien d'autres avancées dans le domaine de la mécanique quantique et la cosmologie ; il a reçu le prix Nobel de physique en pour son explication de l'effet photoélectrique.
  43. 43,0 et 43,1 Voir le paragraphe « définition de la résultante cinétique d'un système de points matériels, 1ère grandeur cinétique associée au système (remarque) » du chap. de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) ».
  44. 44,0 et 44,1 Voir le paragraphe « adaptation du théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un point mobile A quelconque dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans ce chapitre.
  45. 45,0 45,1 45,2 45,3 45,4 45,5 et 45,6 Non à retenir mais à retrouver si besoin est
  46. 46,00 46,01 46,02 46,03 46,04 46,05 46,06 46,07 46,08 46,09 46,10 46,11 46,12 46,13 46,14 46,15 46,16 46,17 46,18 et 46,19 Centre D'Inertie.
  47. 47,0 et 47,1 Non applicable en dynamique relativiste car en cinétique relativiste est à revoir la note « 42 » plus haut dans le chapitre, le seul cas où est à en cinétique relativiste étant celui d'un système discret de points matériels en translation et par suite, à l'exception de ce cas est toujours à en cinétique relativiste.
  48. 48,0 et 48,1 Encore applicable à un système continu fermé de matière d'expansion tridimensionnelle, surfacique ou linéique
  49. Rappelons que théorème du moment cinétique vectoriel est l'expression de la r.f.d.n. Relation Fondamentales de la Dynamique Newtonienne appliquée à un point matériel relativement à un point origine fixe du référentiel galiléen.
  50. 50,0 et 50,1 Voir le paragraphe « autres propriétés de la multiplication scalaire » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  51. En effet la constance de et .
  52. 52,0 et 52,1 Voir le paragraphe « équiprojectivité du vecteur champ moment cinétique de M dans le référentiel d'étude et conséquence, notion de moment cinétique de M dans le référentiel d'étude par rapport à un axe Δ » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  53. Voir le paragraphe « définition du moment scalaire d'une force par rapport à un axe Δ » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  54. Voir le paragraphe « définition du produit mixte de trois vecteurs à l'aide de leurs composantes sur une base de l'espace (remarque) » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  55. 55,0 et 55,1 Plan de dépendant de dans lequel l'axe se translate à l'instant .
  56. 56,0 56,1 et 56,2 Voir le paragraphe « définition intrinsèque du produit mixte de trois vecteurs » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  57. Voir le paragraphe « évaluation du moment cinétique de M en mouvement circulaire dans le référentiel d'étude par rapport à l'axe Δ du cercle » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  58. Du lien entre vitesse et abscisse angulaires instantanées , on tire que la dérivée temporelle de la vitesse angulaire instantanée définissant l'accélération angulaire instantanée s'écrit encore .
  59. On retrouve la forme symbolique admise dans le paragraphe « préliminaire, forme symbolique de tout théorème de la dynamique du point matériel » du chap. de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) »
       dans laquelle la grandeur cinématique scalaire est « la vitesse angulaire instantanée autour de l'axe de rotation », la grandeur d'inertie associée « le moment d'inertie par rapport à l'axe de rotation » et la cause de variation de la vitesse angulaire instantanée « le moment résultant scalaire des forces appliquées par rapport à l'axe du mouvement circulaire ».
  60. Non applicable en dynamique relativiste car, d'une part, nous avons établi dans la note « 13 » plus haut dans ce chapitre la « non applicabilité de en cinétique relativiste », la relation applicable étant «» avec le facteur de Lorentz du point en mouvement circulaire autour de et
       Non applicable en dynamique relativiste car, d'autre part avec, sauf cas particulier de mouvement uniforme, d'où non transformable selon ni selon sauf mouvement uniforme en dynamique relativiste ;
       Hendrik Antoon Lorentz (1853 - 1928) physicien néerlandais principalement connu pour ses travaux sur l'électromagnétisme, il a laissé son nom aux « transformations dites de Lorentz » en fait les équations définitives des transformations de Lorentz ont été formulées en par Henri Poincaré après avoir été introduites sous forme tâtonnante par quelques physiciens dont Hendrik Lorentz dès pour ce dernier, transformations utilisées dans la théorie de la relativité restreinte élaborée par Albert Einstein en  ;
       Hendrik Lorentz partagea, en , le prix Nobel de physique avec Pieter Zeeman (1865 - 1943) physicien néerlandais pour leurs recherches sur l'influence du magnétisme sur les phénomènes radiatifs Pieter Zeeman ayant découvert l'effet qui porte son nom en .
       Henri Poincaré (1854 - 1912) mathématicien, physicien, philosophe et ingénieur français à qui on doit des résultats d'importance en calcul infinitésimal, des avancées sur le problème à trois corps qui font de lui un des fondateurs de l'étude qualitative des systèmes d'équations différentielles et de la théorie du chaos, une participation active à la théorie de la relativité restreinte ainsi qu'à la théorie des systèmes dynamiques
       Albert Einstein (1879 - 1955), physicien théoricien d'origine allemande, devenu apatride en puis suisse en  ; on lui doit la théorie de la relativité restreinte publiée en , la relativité générale en ainsi que bien d'autres avancées dans le domaine de la mécanique quantique et la cosmologie ; il a reçu le prix Nobel de physique en pour son explication de l'effet photoélectrique.
  61. Voir le paragraphe « complément, expression de la relation fondamentale de la dynamique newtonienne (ou du théorème du moment cinétique vectoriel) appliqué(e) à un point matériel M relativement à un axe mobile Δ de direction fixe dans le référentiel d'étude galiléen », plus haut dans ce chapitre.
  62. 62,0 et 62,1 Voir le paragraphe « moment résultant scalaire des forces intérieures s'exerçant sur un système discret fermé de points matériels par rapport à un axe Δ quelconque » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) » pour l'établissement de la nullité du moment résultant scalaire des forces intérieures.
  63. 63,0 63,1 63,2 63,3 63,4 63,5 63,6 et 63,7 Voir le paragraphe « moment résultant scalaire dynamique appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un axe quelconque Δ » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  64. 64,0 64,1 64,2 et 64,3 Voir le paragraphe « conséquence, notion de moment cinétique scalaire du système discret (fermé) de points matériels dans le référentiel d'étude par rapport à un axe Δ » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  65. 65,0 65,1 65,2 65,3 65,4 65,5 65,6 65,7 et 65,8 Voir le paragraphe « complément : moment résultant scalaire dynamique appliqué à un système continu fermé de matière relativement à un axe quelconque Δ » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  66. 66,0 66,1 66,2 66,3 et 66,4 Voir le paragraphe « conséquence, notion de moment cinétique scalaire du système continu (fermé) de matière dans le référentiel d'étude par rapport à un axe Δ » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) ».
  67. Voir le paragraphe « moment résultant scalaire des forces intérieures s'exerçant sur un système continu fermé de matière par rapport à un axe Δ quelconque » du chap. de la leçon « Mécanique 2 (PCSI) » pour l'établissement de la nullité du moment résultant scalaire des forces intérieures.
  68. 68,0 et 68,1 Voir le paragraphe « complément, adaptation du théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un point matériel M relativement à un axe Δ en translation dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans ce chapitre.
  69. Utilisation de la distributivité de la multiplication scalaire par rapport à l’addition vectorielle « en sens inverse » voir le paragraphe « autres propriétés (de la multiplication scalaire) » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  70. 70,0 et 70,1 Voir le paragraphe « adaptation du théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret fermé de points matériels relativement à un axe A quelconque en translation dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans ce chapitre.
  71. En effet le produit mixte de trois vecteurs est nul si ces vecteurs sont coplanaires voir le paragraphe « définition intrinsèque du produit mixte de trois vecteurs » du chap. de la leçon « Outils mathématiques pour la physique (PCSI) ».
  72. 72,0 72,1 72,2 72,3 et 72,4 Dont on déduit que ne glisse pas sur .
  73. Voir les paragraphes « théorème du moment cinétique vectoriel appliqué à un système discret de points matériels dans le référentiel d'étude galiléen » et « Généralisation à un système continu fermé de matière » plus haut dans ce chapitre.
  74. C.-à-d. de direction passant par le même point fixe .
  75. On pourrait qualifier le système fermé de matière de « pseudo-isolé en rotation autour d'un point » dans la mesure où la compensation des moments vectoriels des forces extérieures entraîne la même propriété cinétique que leur absence, toutefois cette appellation n'est pas utilisée
  76. Voir les paragraphes « théorème du moment cinétique scalaire appliqué à un système discret de points matériels dans le référentiel d'étude galiléen » et « Généralisation à un système continu fermé de matière » plus haut dans ce chapitre.
  77. 77,0 et 77,1 Les moments scalaires individuels des forces extérieures étant alors tous nuls.
  78. On pourrait qualifier le système fermé de matière de « pseudo-isolé en rotation autour d'un axe » dans la mesure où la compensation des moments scalaires des forces extérieures entraîne la même propriété cinétique que leur absence, toutefois cette appellation n'est pas utilisée
  79. Voir le paragraphe « applicabilité du théorème du moment cinétique vectoriel à un système discret fermé de points matériels relativement au centre d'inertie (C.D.I.) G de ce dernier dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans ce chapitre, l'application du théorème à un système continu fermé de matière se généralisant sans aucune modification.
  80. 80,0 et 80,1 Voir le paragraphe « énoncé du théorème du mouvement du C.D.I. (dynamique newtonienne) » du chap. de la leçon « Mécanique 1 (PCSI) » conséquence de l'utilisation du théorème de la résultante cinétique énoncé dans le même chapitre avec application de la relation valable en cinétique newtonienne  ;
       on rappelle que le théorème du mouvement du centre d'inertie d'un système fermé de matière est a priori inapplicable en dynamique relativiste voir le paragraphe exposé « en complément, inapplicabilité du théorème du mouvement du centre d'inertie à un système fermé de points matériels dans le cadre de la dynamique relativiste » du même chap. de la même leçon « Mécanique 1 (PCSI) » car si le théorème de la résultante cinétique énoncé dans le même chapitre reste applicable en dynamique relativiste il n'y a plus, a priori, de relation entre et
  81. C.-à-d. de direction passant par le centre d'inertie .
  82. Voir le paragraphe « applicabilité du théorème du moment cinétique scalaire à un système discret fermé de points matériels relativement à un axe ΔG passant par le centre d'inertie (C.D.I.) G du système en translation dans le référentiel d'étude galiléen » plus haut dans ce chapitre.