fait cette exo stp a partir des ddocument pour le ...

Tạo vào: 30 tháng 4, 2025

Trả lời bằng O3 bởi Chat01

Câu hỏi

image.pngimage.png
Chapitre1-Cinétique (4).pdf
Chapitre2-PFD (5) (1).pdf

fait cette exo stp a partir des ddocument pour le fair comme ceci

le document est mal imprimé donc tu fit

pour la trois les equaation

T = 2m{¨x + (a/2)(θ¨ cos(θ - θ(point)^2 sinθ)}

N - 2mg = ma(θ¨sin(θ) + θ. ^2 cos(θ)

Suy nghĩ

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python
from PIL import Image import matplotlib.pyplot as plt img = Image.open('/mnt/data/image.png') plt.imshow(img) plt.axis('off') (-0.5, 629.5, 839.5, -0.5)

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plt.figure(figsize=(6,6)) plt.imshow(img.crop((0,200,733,900))) plt.axis('off') (-0.5, 732.5, 699.5, -0.5)

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plt.figure(figsize=(6,6)) plt.imshow(img.crop((0,450,733,900))) plt.axis('off') (-0.5, 732.5, 449.5, -0.5)

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plt.figure(figsize=(4,4)) plt.imshow(img.crop((200,250,600,650))) plt.axis('off') (-0.5, 399.5, 399.5, -0.5)

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plt.figure(figsize=(4,4)) plt.imshow(img.crop((300,260,550,460))) plt.axis('off') (-0.5, 249.5, 199.5, -0.5)

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python
plt.figure(figsize=(4,4)) plt.imshow(img.crop((150,260,350,460))) plt.axis('off') (-0.5, 199.5, 199.5, -0.5)

Suy nghĩ

Breaking down rolling motion and forcesBreaking down rolling motion and forces

For pure rolling without slipping, I believe x(t) = aθ, where x is the position as a function of time and θ is the angular displacement. However, there may be a negative sign depending on how we define orientation, and we'll compute that later. Moving on to part c, we need to compute the acceleration. From there, we can derive the equation for the forces involved and the resulting acceleration such as the tangential and normal force components. The total mass here is 2m.For pure rolling without slipping, I believe x(t) = aθ, where x is the position as a function of time and θ is the angular displacement. However, there may be a negative sign depending on how we define orientation, and we'll compute that later. Moving on to part c, we need to compute the acceleration. From there, we can derive the equation for the forces involved and the resulting acceleration such as the tangential and normal force components. The total mass here is 2m.

Analyzing forces and deriving equations

The equation has T = 2m {...}, where T represents the horizontal force and they used this to express the acceleration in the x-direction. The vertical component, N - 2mg, is equal to the vertical force, which is ma (without the factor of 2m). The expression for acceleration includes the term ma and the factor (a). After simplifying, I confirmed that the expression makes sense. Now, to solve this, I need to follow the steps: first, identify the unknowns, then compute coordinates, and finally, calculate velocity and acceleration. force and they used this to express the acceleration in the x-direction. The vertical component, N - 2mg, is equal to the vertical force, which is ma (without the factor of 2m). The expression for acceleration includes the term ma and the factor (a). After simplifying, I confirmed that the expression makes sense. Now, to solve this, I need to follow the steps: first, identify the unknowns, then compute coordinates

Explaining the exercise in steps

The user asks for a step-by-step explanation in French. I'll start by citing references and using formulas. Let's define the coordinate system and rotation in terms of the disk being at an angle θ relative to the ground. By transforming from the ground frame to the disk's frame with a rotation matrix, I can determine the coordinates of point P. From there, I’ll compute G's coordinates. Then, we’ll calculate velocity with respect to these variables. I'll present everything in a clear, bullet-point style as requested, with necessary citations to the provided materials

Analyzing forces and deriving equations

The equation has T = 2m {...}, where T represents the horizontal

Thought for 2m 47s

Trả lời

Exercice : disque lesté roulant sans glisser

(Contrôle continu 2 – Mécanique générale : Dynamique, ESILV)


1) Dénombrer & dénommer les inconnues

CatégorieInconnuesCommentaires
Cinématiquesx(t)x(t) : abscisse de I (point de contact)<br> θ(t)\theta(t) : angle de rotation du disque ; θ=0\theta=0 lorsque CPCP// +y0+\vec y_0Roulement sans glissement ⇒ liaison cinématique x=aθx=a\theta (donc une seule variable indépendante, p. ex. θ\theta).
SthéniquesT(t)T(t) : effort tangent du sol sur S (à I, vers +x0+\vec x_0)<br> N(t)N(t) : effort normal du sol sur S (à I, vers +y0+\vec y_0)Les seules forces extérieures avec le poids 2mg2m\vec g.

2) Calculs préliminaires

a) Coordonnées du centre de gravité G

Le solide SS est constitué

  • du disque DD homogène, masse mm, centre CC
  • d’un poids ponctuel de même masse mm fixé en PP tel que CP=ay1\vec{CP}=-a\,\vec y_1.

On attache au disque la base (x1,y1)(\vec x_1,\vec y_1) obtenue par rotation d’angle θ\theta autour de z0\vec z_0 :

x1=cosθx0+sinθy0,y1=sinθx0+cosθy0.\vec x_1=\cos\theta\,\vec x_0+\sin\theta\,\vec y_0,\qquad \vec y_1=-\sin\theta\,\vec x_0+\cos\theta\,\vec y_0 .

Ainsi

CP=ay1=asinθx0acosθy0.\vec{CP}=-a\,\vec y_1 = a\sin\theta\,\vec x_0-a\cos\theta\,\vec y_0 .

Avec OC=xx0+ay0\vec{OC}=x\,\vec x_0+a\,\vec y_0 on obtient les coordonnées de PP :

{xP=x+asinθ,yP=aacosθ.\begin{cases} x_P = x + a\sin\theta,\\ y_P = a - a\cos\theta. \end{cases}

Le centre de gravité GG d’un système de deux masses égales se situe au milieu de CC et PP :

  XG=x+a2sinθ,YG=aa2cosθ  \boxed{\; X_G = x + \dfrac{a}{2}\sin\theta,\qquad Y_G = a-\dfrac{a}{2}\cos\theta \;}

b) Vitesse de G dans R0(O,x0,y0,z0)R_0(O,\vec x_0,\vec y_0,\vec z_0)

VR0(G)=X˙Gx0+Y˙Gy0=(x˙+a2θ˙cosθ)x0+(a2θ˙sinθ)y0.\vec V_{R_0}(G)=\dot X_G\,\vec x_0+\dot Y_G\,\vec y_0 =\Bigl(\dot x+\tfrac{a}{2}\dot\theta\cos\theta\Bigr)\vec x_0 +\Bigl(\tfrac{a}{2}\dot\theta\sin\theta\Bigr)\vec y_0 .

c) Accélération de G

  γR0(G)=(x¨+a2(θ¨cosθθ˙2sinθ))x0+(a2(θ¨sinθ+θ˙2cosθ))y0  \boxed{\; \vec \gamma_{R_0}(G)= \Bigl(\ddot x+\tfrac{a}{2}\bigl(\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr)\Bigr)\vec x_0 + \Bigl(\tfrac{a}{2}\bigl(\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr)\Bigr)\vec y_0 \;}

3) Application du théorème de la résultante dynamique (TRD)

Le TRD stipule que la résultante des forces extérieures est égale à la résultante dynamique :

Fext=(mtot)γR0(G)(ici mtot=2m).\sum\vec F_{\text{ext}} = (m_\mathrm{tot})\,\vec \gamma_{R_0}(G) \qquad (\text{ici } m_\mathrm{tot}=2m).\,

Somme des forces extérieures (sens choisis dans la figure)

Fext=Tx0+Ny02mgy0.\sum\vec F_{\text{ext}} = T\,\vec x_0 + N\,\vec y_0 - 2m g\,\vec y_0.

Projections sur x0\vec x_0 et y0\vec y_0

Composante horizontale (x0\vec x_0)

T=2m ⁣[x¨+a2(θ¨cosθθ˙2sinθ)].T = 2m\!\left[\ddot x+\frac{a}{2}\bigl(\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr)\right].

Composante verticale (y0\vec y_0)

N2mg=2m ⁣[a2(θ¨sinθ+θ˙2cosθ)]=ma(θ¨sinθ+θ˙2cosθ).N-2mg = 2m\!\left[\frac{a}{2}\bigl(\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr)\right] = m a\bigl(\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr).

On retrouve rigoureusement les deux équations demandées :

T=2m(x¨+a2[θ¨cosθθ˙2sinθ]),N2mg=ma(θ¨sinθ+θ˙2cosθ).\boxed{\,\begin{aligned} T &= 2m\Bigl(\ddot x+\tfrac{a}{2}\bigl[\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr]\Bigr),\\[2mm] N-2mg &= m a\bigl(\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr). \end{aligned}}

4) Relation de roulement sans glissement

Pour un disque de rayon aa : x=aθx˙=aθ˙,  x¨=aθ¨x=a\theta\Rightarrow\dot x=a\dot\theta,\;\ddot x=a\ddot\theta.
En la substituant, l’équation de TT peut se réécrire uniquement en fonction de θ(t)\theta(t) ;
le problème cinématique est alors réduit à la seule variable θ\theta.


Remarques finales

  • Les équations différentielles obtenues (ci-dessus + roulement) forment le système du mouvement.
  • On peut ensuite, si nécessaire, combiner ces équations pour éliminer TT et NN et obtenir l’équation d’évolution de θ(t)\theta(t) (ou de x(t)x(t)) seule.
  • Toute la démarche repose sur
    1. la décomposition barycentrique (chap. 1 – cinétique),
    2. le TRD (chap. 2 – PFD).

Bon courage pour la suite des calculs !

Câu hỏi

Chapitre4-cinématique (1).pdf

voici mon cours sur la vitesse si besoins pour refaire a partir de la 2

Suy nghĩ

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Suy nghĩ

The user provided their "course on velocity" to possibly redo part of the exercise, starting from step or question 2. They previously asked for help with a dynamic exam sheet, and I provided a complete solution with steps. Now, it seems like they might want me to reference their course from step 2 onward. I’ll clarify if they mean part of the exercise or starting from question 2 using the course as a guide.

The user wants me to redo part of the exercise starting from part 2, referencing their provided course material on velocity and kinematics. They're likely asking for a more detailed explanation of step 2 (calculating velocity components and acceleration). It seems they want me to use the course formulas, like the transport relation for velocities, in recalculating specific parts. I’ll focus on providing a clearer explanation for items b) and c) and ensure everything aligns with their course content.

To tackle this, I’ll break the problem into clear steps, referencing course formulas. Starting with the velocity relation for a rigid body, we'll apply the transport relation and compute the speed of the center of mass (G). I’ll use the slip condition where the contact point (I) has zero velocity and solve for ẋ in terms of θ̇. Then, by considering the role of angular velocity and the center of mass

Thought for 57 seconds

Trả lời

Re-dérivation complète à partir de la question 2 en nous appuyant explicitement sur les formules de ton cours “Chapitre 4 – Cinématique”


2) Calculs préliminaires

a) Position du centre de gravité G

(rappel pour conserver la cohérence de la suite)

  OG=XGx0+YGy0,  XG=x+a2sinθ,  YG=aa2cosθ  \boxed{\; \vec{OG}=X_G\,\vec x_0+Y_G\,\vec y_0,\; X_G=x+\frac{a}{2}\sin\theta,\; Y_G=a-\frac{a}{2}\cos\theta \;}

b) Vecteur vitesse de G dans le référentiel galiléen R0(O,x0,y0,z0)R_0(O,\vec x_0,\vec y_0,\vec z_0)

Dans ton cours (diapo « Champ des vitesses des points d’un solide ») on rappelle la relation de transport des vitesses :

\boxed{ \; \vec V_{R_0}(P)=\vec V_{R_0}(C)+\vec\Omega\!\times\!\vec{CP}\;} \qquad * Choisissons comme point de référence le centre du disque $C$. * Pour un roulement pur, l’axe de rotation est vertical : $\displaystyle\vec\Omega=\dot\theta\,\vec z_0$. * On a $\displaystyle \vec{CG}=\frac12\vec{CP}=-\frac{a}{2}\,\vec y_1$ avec $\displaystyle\vec y_1=-\sin\theta\,\vec x_0+\cos\theta\,\vec y_0$. \[ \begin{aligned} \vec V_{R_0}(G) & =\underbrace{\dot x\,\vec x_0}_{\text{translation de }C} +\dot\theta\,\vec z_0\times\!\Bigl(-\tfrac{a}{2}\vec y_1\Bigr) \\ & =\dot x\,\vec x_0 +\frac{a\dot\theta}{2}\bigl(\cos\theta\,\vec x_0+\sin\theta\,\vec y_0\bigr). \end{aligned}   VR0(G)=(x˙+a2θ˙cosθ)x0+a2θ˙sinθy0  \boxed{\; \vec V_{R_0}(G)= \Bigl(\dot x+\tfrac{a}{2}\dot\theta\cos\theta\Bigr)\vec x_0 +\tfrac{a}{2}\dot\theta\sin\theta\,\vec y_0 \;}

Lien avec la condition de roulement
Le cours traite le « contact ponctuel sans glissement » (slide 36) ; il impose ici VR0(I)=0\vec V_{R_0}(I)=\vec 0.
En écrivant VR0(I)=VR0(C)+Ω×CI=0\vec V_{R_0}(I)=\vec V_{R_0}(C)+\vec\Omega\times\vec{CI}=0 on obtient directement

 x˙=aθ˙ .\boxed{\ \dot x = a\,\dot\theta\ }.

Cette relation se substituera ensuite dans toutes les expressions.

c) Vecteur accélération de G

Ton poly de cinématique (page « Champ des accélérations ») rappelle que, pour un solide indéformable :

γR0(P)=γR0(C)+Ω˙×CP+Ω×(Ω×CP).\vec\gamma_{R_0}(P)=\vec\gamma_{R_0}(C) +\dot{\vec\Omega}\times\vec{CP} +\vec\Omega\times\bigl(\vec\Omega\times\vec{CP}\bigr).

Avec Ω˙=θ¨z0\displaystyle\dot{\vec\Omega}=\ddot\theta\,\vec z_0 et la même CG\vec{CG} qu’au paragraphe b :

  γR0(G)=(x¨+a2[θ¨cosθθ˙2sinθ])x0+a2[θ¨sinθ+θ˙2cosθ]y0\boxed{\; \begin{aligned} \vec\gamma_{R_0}(G)= &\Bigl(\ddot x+\tfrac{a}{2}\bigl[\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr]\Bigr)\vec x_0\\ &+\tfrac{a}{2}\bigl[\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr]\,\vec y_0 \end{aligned}}

En appliquant la liaison de roulement (x¨=aθ¨\ddot x=a\ddot\theta) la composante horizontale se simplifie :

γx=aθ¨+a2(θ¨cosθθ˙2sinθ).\gamma_x = a\ddot\theta+\frac{a}{2}\bigl(\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr).

3) Théorème de la résultante dynamique (TRD)

Le TRD de ton cours (Chapitre 2, page 5) :

Fext=mtotγR0(G).\sum\vec F_\text{ext}=m_\text{tot}\,\vec\gamma_{R_0}(G).

Forces extérieures : Tx0T\,\vec x_0 (tangente), Ny0N\,\vec y_0 (normale), poids 2mgy0 -2m g\,\vec y_0.

{T=2m[x¨+a2(θ¨cosθθ˙2sinθ)],N2mg=ma(θ¨sinθ+θ˙2cosθ).\begin{cases} T = 2m\left[\ddot x+\dfrac{a}{2}\bigl(\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr)\right],\\[6pt] N-2mg = m a\bigl(\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr). \end{cases}

Ces deux équations scalaires sont exactement celles demandées dans l’énoncé.


4) Réduction via la liaison de roulement

En introduisant x˙=aθ˙\dot x=a\dot\theta et x¨=aθ¨\ddot x=a\ddot\theta dans la première équation :

  T=ma(2θ¨+θ¨cosθθ˙2sinθ)  \boxed{\; T = m a\left(2\ddot\theta+\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\right) \;}

La seconde garde sa forme précédente.
On dispose donc d’un système différentiel ne dépendant plus que de θ(t)\theta(t) et des efforts T,NT,N.


Comment ça s’articule avec ton cours ?

Concept utiliséSlide(s) du poly de cinématiqueApplication dans l’exercice
Relation de transport des vitessesp. 27 « Relation d’équiprojectivité »Calcul de VR0(G)\vec V_{R_0}(G)
Contact sans glissementp. 36 « vitesse de glissement nulle »Condition x˙=aθ˙\dot x=a\dot\theta
Expression de l’accélération d’un point solidep. 24 « Champ des accélérations »Calcul de γR0(G)\vec\gamma_{R_0}(G)
Théorème de la résultante dynamiqueChapitre 2, p. 5Équations de TT et NN

Prêt(e) pour la suite ?

Si tu veux qu’on approfondisse – par exemple éliminer TT et NN pour obtenir directement l’équation différentielle de θ(t)\theta(t), ou vérifier numériquement un cas particulier – n’hésite pas !

Câu hỏi

détaille plus la 3 stp

Câu hỏi

a) calculer ls composnts ur la bas du repere R0 du vecteur accélartion aux point P (γ0(P))0
b)
en deduire le moment dynamique de P au point C sachant que moment dynamique(C,P) = mCP ^γ0(P)

Suy nghĩ

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Explaining point 3 in detail

The user is asking for more detail about the application of TRD. In the previous message, I explained the question, which was regarding calculating acceleration at point P and deducing the dynamic moment at point C. To do this, we need to compute the acceleration vector for P, using the relative position of P in global coordinates. We've calculated some things earlier, like G, but now we need to apply them to point P. This involves the formula m*CP cross γ0(P).

Calculating acceleration and dynamics

I’m reviewing the vector equations for point C and point P in this scenario. OC combines the position vector from O to C, working with disk radius and coordinates. CP, which is related to the point mass at P, has specific values depending on the θ angle. Now, the task is to compute the velocity and acceleration of P. Using a formula for rigid body motion, I will calculate acceleration components and deduce the dynamic moment at C, factoring in CP.

Let's compute this step-by-step, focusing on key components and their relationships.

Computing dynamic moment at C

The goal is to compute the dynamic moment of point P at C. The formula involves the cross product between CP and γ0(P). We can compute γ0(C) from the rolling condition and calculate α × CP and ω × (ω × CP). From the derived components, I’ll use the appropriate cross product formula.

After simplifying, we obtain expressions for the components of γP in terms of θ_dot and θ_ddot. The moment at C is found using the cross product of CP and γP, with a focus on the z-component.

Finalizing dynamic moment calculation

The cross-product CP × γ_P simplifies to a^2 θ_ddot (1 + cos θ) along the z0 axis. This gives us the dynamic moment at C: M_d(C,P) = m a^2 θ_ddot (1 + cos θ) z0.

For acceleration, we can compute it relative to the R0 base combining various components. Citations for acceleration come from Chapter 4 (page 24) for the formula, and for the dynamic moment, we reference

Thought for 1m 30s

Trả lời

3) Application détaillée du TRD au point P

(on se limite au plan (x0,y0)(\vec x_0,\vec y_0), toutes les grandeurs sont des scalaires fonction du temps)


a) Accélération du point P dans le repère R0(O,x0,y0,z0)R_0(O,\vec x_0,\vec y_0,\vec z_0)

1. Géométrie instantanée

  CP=ay1=asinθx0acosθy0  \boxed{\; \vec{CP}=-a\,\vec y_1 =a\sin\theta\,\vec x_0-a\cos\theta\,\vec y_0 \;}

2. Formule du champ des accélérations d’un solide

γR0(P)=γR0(C)  +  Ω˙×CP  +  Ω×(Ω×CP)\gamma_{R_0}(P)=\gamma_{R_0}(C)\;+\;\dot{\vec\Omega}\times\vec{CP}\;+\;\vec\Omega\times(\vec\Omega\times\vec{CP})\qquad

Ω=θ˙z0,Ω˙=θ¨z0.\vec\Omega=\dot\theta\,\vec z_0,\qquad \dot{\vec\Omega}=\ddot\theta\,\vec z_0 .

3. Accélération du centre C

Le disque roule sans glisser ⇒ x=aθx=a\theta.

γR0(C)=x¨x0=aθ¨x0.\gamma_{R_0}(C)=\ddot x\,\vec x_0=a\ddot\theta\,\vec x_0 .

4. Calcul des deux autres termes

Accélération tangentielle :

Ω˙×CP=θ¨z0×(asinθx0acosθy0)=aθ¨(cosθx0+sinθy0).\dot{\vec\Omega}\times\vec{CP}=\ddot\theta\,\vec z_0\times(a\sin\theta\,\vec x_0-a\cos\theta\,\vec y_0) =a\ddot\theta\bigl(\cos\theta\,\vec x_0+\sin\theta\,\vec y_0\bigr).

Accélération centrifuge :

Ω×(Ω×CP)=θ˙2CP=aθ˙2(sinθx0cosθy0).\vec\Omega\times(\vec\Omega\times\vec{CP})=-\dot\theta^{2}\,\vec{CP} =-a\dot\theta^{2}\bigl(\sin\theta\,\vec x_0-\cos\theta\,\vec y_0\bigr).

5. Somme et composantes

γR0(P)=a[θ¨(1+cosθ)θ˙2sinθ]x0+a[θ¨sinθ+θ˙2cosθ]y0\boxed{ \begin{aligned} \gamma_{R_0}(P) &=a\left[\ddot\theta(1+\cos\theta)-\dot\theta^{2}\sin\theta\right]\vec x_0\\ &\quad+a\left[\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\right]\vec y_0 \end{aligned}}

b) Moment dynamique de P au point C

Le cours définit, pour une masse ponctuelle mm en P:

  Md(C,P)=mCP×γR0(P)  \boxed{\;\vec M_d(C,P)=m\,\vec{CP}\times\gamma_{R_0}(P)\;}

Seul le composant suivant z0\vec z_0 subsiste :

CP×γR0(P)=[asinθx0acosθy0]×()=a2θ¨(1+cosθ)z0.\begin{aligned} \vec{CP}\times\gamma_{R_0}(P) &=\bigl[a\sin\theta\,\vec x_0-a\cos\theta\,\vec y_0\bigr]\times\Bigl(\ldots\Bigr) \\ &=a^{2}\ddot\theta(1+\cos\theta)\,\vec z_0 . \end{aligned}

Donc

  Md(C,P)=ma2θ¨(1+cosθ)z0  \boxed{\; \vec M_d(C,P)=m\,a^{2}\,\ddot\theta\,(1+\cos\theta)\,\vec z_0 \;}

Points-clés

ÉtapeOutil théorique du coursRéférence
Transport de l’accélérationChamp des accélérations d’un solideslide « Champ des accélérations »
Définition du moment dynamiqueTorseur dynamique & moment en CChap. 1 « Torseur dynamique »

Ces expressions sont directement exploitables dans le TRD et le TMD pour finaliser l’étude dynamique du disque lesté.

Câu hỏi

c)calculer le moment dynamique du disqu D au point C
d)en deduire le moment dynamique de S aux point C

Suy nghĩ

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Calculating dynamic moment for disk

The user is asking for the dynamic moment of disk D at point C, and from there, the dynamic moment of the system S (disk + mass m at P) at the same point. They’ve already computed acceleration and dynamic moment of point P at C. To find the dynamic moment of the disk D at point C, I’ll use the formula for a rigid body:

Md(C,S)=IC(S) Ω˙ + Ω×IC(S) Ω\vec{M}_{d}(C,S) = I_{C}(S)\ \vec{\dot{\Omega}}\ + \ \vec{\Omega} \times I_{C}(S)\ \vec{\Omega}.

This accounts for both the rotational inertia and the angular velocity.

Calculating moment dynamic for system S

For a disk rotating about point C, the moment dynamic Md(C,D)M_d(C,D) simplifies to ICzθ¨z0I_{Cz} \ddot{\theta} \vec{z}_0. Using the disk's moment of inertia IC=12ma2I_C = \frac{1}{2} m a^2, I get Md(C,D)=12ma2θ¨z0M_d(C,D) = \frac{1}{2} m a^2 \ddot{\theta} \vec{z}_0. Then, adding the contribution from the point mass at P, the total dynamic moment is (M_d(C,S) = m a^2 \ddot{\theta}

Thought for 31 seconds

Trả lời

c) Moment dynamique du disque D au point C

Pour un solide rigide possédant un point C fixe dans le référentiel galiléen R0R_0, le théorème du moment dynamique (TMD) donne 

  Md(C,D)=IC(D)Ω˙  +  Ω×(IC(D)Ω)  \boxed{\; \vec M_d(C,D)=\mathbf I_C(D)\,\dot{\vec\Omega} \;+\;\vec\Omega\times\bigl(\mathbf I_C(D)\,\vec\Omega\bigr) \;}
  • Axe de rotation : vertical z0\vec z_0.
  • Vitesse angulaire : Ω=θ˙z0\vec\Omega=\dot\theta\,\vec z_0 ; pulsation : Ω˙=θ¨z0\dot{\vec\Omega}=\ddot\theta\,\vec z_0.
  • Opérateur d’inertie au centre d’un disque homogène de masse mm et de rayon aa
    ICz(D)=12ma2I_{Cz}(D)=\dfrac12\,m\,a^{2} (axe normal au disque).

Dans ce cas la seconde partie Ω×(ICΩ)\vec\Omega\times(\mathbf I_C\vec\Omega) est nulle (produit vectoriel d’un vecteur avec lui-même).

  Md(C,D)=ICz(D)θ¨z0=12ma2θ¨z0  \boxed{\; \vec M_d(C,D)=I_{Cz}(D)\,\ddot\theta\,\vec z_0 =\frac12\,m\,a^{2}\,\ddot\theta\,\vec z_0 \;}

d) Moment dynamique du système S = disque D + masse ponctuelle m en P au point C

Le TMD est additif 

Md(C,S)=Md(C,D)  +  Md(C,P).\vec M_d(C,S)=\vec M_d(C,D)\;+\;\vec M_d(C,P).

Or nous avons déjà établi pour la masse en PP (question 3-b) :

Md(C,P)=ma2(1+cosθ)θ¨z0.\vec M_d(C,P)=m\,a^{2}\,(1+\cos\theta)\,\ddot\theta\,\vec z_0 .

En sommant :

Md(C,S)=[12ma2θ¨  +  ma2(1+cosθ)θ¨]z0=ma2θ¨(32+cosθ)z0.\begin{aligned} \vec M_d(C,S) &=\left[\frac12\,m\,a^{2}\,\ddot\theta \;+\;m\,a^{2}\,(1+\cos\theta)\,\ddot\theta\right]\vec z_0 \\[4pt] &=m\,a^{2}\,\ddot\theta\left(\frac32+\cos\theta\right)\vec z_0 . \end{aligned}   Md(C,S)=ma2θ¨(32+cosθ)z0  \boxed{\; \vec M_d(C,S)=m\,a^{2}\,\ddot\theta\Bigl(\tfrac32+\cos\theta\Bigr)\,\vec z_0 \;}

Points-clefs rappelés

ÉlémentFormule du cours utiliséeDiapo
Moment dynamique d’un solide (point C fixe)Md(C)=ICΩ˙+Ω×(ICΩ)\vec M_d(C)=\mathbf I_C\dot{\vec\Omega}+\vec\Omega\times(\mathbf I_C\vec\Omega)Chap. 1, Torseur dynamique
Inertie d’un disque homogèneICz=12ma2I_{Cz}=\tfrac12 m a^{2}Chap. 1, tableaux d’inertie
Additivité des moments dynamiquesMd(Σ)=Md(Si)\vec M_d(\Sigma)=\sum\vec M_d(S_i)Chap. 2, TRD-TMD

Ces résultats complètent la mise en équations dynamique ; ils serviront ensuite, avec le TMD, à éliminer TT ou NN si nécessaire et à obtenir l’équation différentielle finale en θ(t)\theta(t).

Câu hỏi

peux tu corrigé ceci stp et t'assurer que c'st bien
Angelin Schmitzz

Méca controle 2

Il en a 2 car il s’agit d’un plan(N et T)

2 )
a)

CP = –a * y1
x1 = cos(θ) * x0 + sin(θ) * y0
y1 = –sin(θ) * x0 + cos(θ) * y0

CP = –a * y1 = a * sin(θ) * x0 – a * cos(θ) * y0

OC = x * x0 + a * y0

xP = x + a * sin(θ)
yP = a – a * cos(θ)

XG = x + (a / 2) * sin(θ)
YG = a – (a / 2) * cos(θ)

b)

Relation : V(P) = V(C) + Omega ^ CP

Référence : centre C du disque

Omega = thetadot · z0

CG = - (a/2) · y1, avec y1 = - sin(theta) · x0 + cos(theta) · y0

Donc V(G) = ẋ x0 + (a/2 · θ̇)(cos θ x0 + sin θ y0)

c)
Accélération de G

Relation : γ(P) = γ(C) + γ/^ CP + γ^ (γ ^ CP)
Omega = thetaddot · z0, CG comme ci-dessus
Accélération de G s’écrit : ẍ x0 + (a/2 · θ̈)(cos θ x0 - θ̇^2/a sin θ x0?)

γ_x = a · θ.+ (a/2)(θ. cos(θ) - θ^2 sin(θ))

d)
Application du TRD
ΣFext = m*γR0(G)

ΣF_ext = T x_0 + N y_0 − 2 m g y_0

Composante horizontale

T = 2 m [ ẍ + (a/2) ( θ̈ cos θ − θ̇^2 sin θ ) ]

Composante verticale (axe y_0)
N − 2 m g = m a ( θ̈ sin θ + θ̇^2 cos θ )

Les deux équations sont :

T = 2 m [ ẍ + (a/2) ( θ̈ cos θ − θ̇^2 sin θ ) ]

N − 2 m g = m a ( θ̈ sin θ + θ̇^2 cos θ )

a)

CP = –a · y_1 = a·sin θ · x_0 – a·cos θ · y_0

γR_0(P) = γR_0(C) + Ω̇ × CP + Ω × (Ω × CP)
avec Ω = θ̇ · z_0 et Ω̇ = θ̈ · z_0

x = a·θ
γR_0(C) = ẍ · x_0 = a·θ̈ · x_0

Ω ^ CP = θ̈·z_0 ^ (a·sin θ·x_0 – a·cos θ·y_0)
= a·θ̈ · (cos θ·x_0 + sin θ·y_0)

b)
Md = moment dynamique

Md(C,P) = m · (CP × γR_0(P))

CP × γR_0(P)
= [a·sin θ·x_0 – a·cos θ·y_0] × (…)
= a^2·θ̈·(1+cos θ) · z_0

Md(C,P) = m · a^2 · θ̈ · (1+cos θ) · z_0

c)

Md(C,D) = IC(D) · Ω̇ + Ω × ( IC(D) · Ω )

–Ω = θ̇ · z_0 ;
Ω̇ = θ̈ · z_0.

Ω × (IC·Ω) est nulle (produit vectoriel d’un vecteur avec lui-même).

Md(C,D) = ICz(D) · θ̈ · z_0
= ½·m·a^2·θ̈ · z_0
d) :
Md(C,S) = Md(C,D) + Md(C,P)

Md(C,P) = m·a^2·(1+cos θ)·θ̈ · z_0
Md(C,S) = [½·m·a^2·θ̈ + m·a^2·(1+cos θ)·θ̈] · z_0
= m·a^2·θ̈·(3/2 + cos θ) · z_0

Suy nghĩ

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undefined

Suy nghĩ

Correcting the draft

It looks like the user has provided a draft in French and is asking for help corresponding to both grammar and mathematical accuracy. I’ll go through their enumerated points, focusing on fixing grammar, improving the overall clarity, and verifying the mathematical steps in their physics solution. I’ll make corrections to the formatting, math, and notation, and then offer a revised version that

Thought for 11 seconds

Trả lời

Voici une version corrigée et homogénéisée de ton brouillon ; j’ai :

  • rectifié la grammaire/orthographe ;
  • harmonisé la notation vectorielle (\vec{}), les dérivées (˙\dot{}, ¨\ddot{}) et les indices ;
  • complété deux passages où une composante manquait ;
  • ajouté le terme centrifuge dans γR0(P)\vec\gamma_{R_0}(P) (il avait disparu) ;
  • supprimé de petites redondances.

Méca – Contrôle 2

Étude d’un disque DD (masse mm) lesté d’un point PP (masse mm) roulant sans glisser

1) Inconnues

Il y a deux inconnues sthéniques (plan) :

  • T(t)T(t) : effort tangent du sol sur SS au point de contact II (direction x0\vec x_0)
  • N(t)N(t) : effort normal du sol sur SS (direction y0\vec y_0)

Les inconnues cinématiques (une seule indépendante grâce au roulement) sont x(t)x(t) et θ(t)\theta(t) liées par x=aθx=a\theta.


2) Cinématique

a) Position des points
CP=ay1,y1=sinθx0+cosθy0\vec{CP}=-a\,\vec y_1,\qquad \vec y_1=-\sin\theta\,\vec x_0+\cos\theta\,\vec y_0   CP=asinθx0acosθy0  \boxed{\; \vec{CP}=a\sin\theta\,\vec x_0-a\cos\theta\,\vec y_0 \;} OC=xx0+ay0{xP=x+asinθ,yP=aacosθ.\vec{OC}=x\,\vec x_0+a\,\vec y_0 \quad\Longrightarrow\quad \begin{cases} x_P = x+a\sin\theta,\\[2pt] y_P = a-a\cos\theta. \end{cases}

Centre de gravité GG (milieu de CC-PP) :

  XG=x+a2sinθ,YG=aa2cosθ  \boxed{\; X_G=x+\dfrac{a}{2}\sin\theta,\qquad Y_G=a-\dfrac{a}{2}\cos\theta \;}
b) Vitesse de GG

Transport des vitesses (VR0(P)=VR0(C)+Ω×CP)\bigl(\vec V_{R_0}(P)=\vec V_{R_0}(C)+\vec\Omega\times\vec{CP}\bigr) :

Ω=θ˙z0,CG=a2y1\vec\Omega=\dot\theta\,\vec z_0,\quad \vec{CG}=-\dfrac{a}{2}\,\vec y_1   VR0(G)=(x˙+a2θ˙cosθ)x0+a2θ˙sinθy0  \boxed{\; \vec V_{R_0}(G)= \Bigl(\dot x+\tfrac{a}{2}\dot\theta\cos\theta\Bigr)\vec x_0 +\tfrac{a}{2}\dot\theta\sin\theta\,\vec y_0 \;}
c) Accélération de GG
γR0(P)=γR0(C)+Ω˙×CP+Ω×(Ω×CP)\vec\gamma_{R_0}(P)=\vec\gamma_{R_0}(C)+\dot{\vec\Omega}\times\vec{CP}+\vec\Omega\times(\vec\Omega\times\vec{CP})

avec Ω˙=θ¨z0\dot{\vec\Omega}=\ddot\theta\,\vec z_0.
Finalement :

  γR0(G)=(x¨+a2[θ¨cosθθ˙2sinθ])x0+a2[θ¨sinθ+θ˙2cosθ]y0  \boxed{\; \vec\gamma_{R_0}(G)= \Bigl(\ddot x+\tfrac{a}{2}\bigl[\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr]\Bigr)\vec x_0 +\tfrac{a}{2}\bigl[\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr]\,\vec y_0 \;}

Remarque : dans ton brouillon, la composante yy avait disparu ; je l’ai réintroduite.


3) Théorème de la résultante dynamique (TRD)

Forces extérieures : Tx0+Ny02mgy0T\vec x_0+N\vec y_0-2mg\,\vec y_0.

T=2m ⁣[x¨+a2(θ¨cosθθ˙2sinθ)],N2mg=ma(θ¨sinθ+θ˙2cosθ).\boxed{ \begin{aligned} T &= 2m\!\left[\ddot x+\frac{a}{2}\bigl(\ddot\theta\cos\theta-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr)\right],\\[4pt] N-2mg &= m a\bigl(\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr). \end{aligned}}

Ces deux équations scalaires sont correctes.


4) Point lesté PP

a) Accélération de PP

En appliquant la même formule que ci-dessus (en intégralité cette fois) et la liaison x=aθx=a\theta :

γR0(P)=a[θ¨(1+cosθ)θ˙2sinθ]x0  +  a[θ¨sinθ+θ˙2cosθ]y0\boxed{ \vec\gamma_{R_0}(P)= a\bigl[\ddot\theta(1+\cos\theta)-\dot\theta^{2}\sin\theta\bigr]\vec x_0 \;+\; a\bigl[\ddot\theta\sin\theta+\dot\theta^{2}\cos\theta\bigr]\vec y_0 }
b) Moment dynamique de PP au point CC
Md(C,P)=mCP×γR0(P)=ma2θ¨(1+cosθ)z0.\vec M_d(C,P)=m\,\vec{CP}\times\vec\gamma_{R_0}(P) =m\,a^{2}\,\ddot\theta\,(1+\cos\theta)\,\vec z_0.

5) Disque DD

Md(C,D)=ICz(D)θ¨z0,ICz(D)=12ma2    Md(C,D)=12ma2θ¨z0.\vec M_d(C,D)=I_{Cz}(D)\,\ddot\theta\,\vec z_0,\qquad I_{Cz}(D)=\frac12\,m\,a^{2}\;\Longrightarrow\; \boxed{\vec M_d(C,D)=\tfrac12 m a^{2}\ddot\theta\,\vec z_0.}

6) Système complet S=D+PS=D+P

  Md(C,S)=ma2θ¨(32+cosθ)z0  \boxed{\; \vec M_d(C,S)=m\,a^{2}\,\ddot\theta\Bigl(\tfrac32+\cos\theta\Bigr)\,\vec z_0 \;}

Synthèse des corrections

SectionCe qui a changéPourquoi
2-cajout de la composante γy\gamma_yindispensable pour le TRD vertical
3ré-écriture propre des deux équations, facteurs 2m2m et mama conformescohérence dimensionnelle
4-aterme centrifuge θ˙2sinθ-\dot\theta^{2}\sin\theta réintégréoubli dans la version initiale
5signe « –Ω » supprimé (inutile)clarté

Le reste de ton raisonnement était bon ; seules ces petites rectifications étaient nécessaires. Ton jeu d’équations est maintenant prêt pour l’exploitation numérique ou symbolique.

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