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Auteur(s)
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Jean-Pierre BROSSARD : Professeur de mécanique à l’Institut national des sciences appliquées (INSA) de Lyon
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Lire l’articleINTRODUCTION
Plusieurs fois centenaire, la mécanique générale est toujours un des piliers de toutes les études scientifiques. Par ailleurs, elle a connu un regain d’activité, non par des découvertes nouvelles mais par des champs d’applications nouveaux comme la robotique, la mécanique spatiale et par une facilité d’emploi accrue due aux développements de l’informatique et du calcul numérique. C’est dans cette perspective que ces articles ont été écrits, en présentant la mécanique générale comme une discipline concernant un large champ d’application, efficace et utilisable et en prenant le parti de croire que le lecteur était toujours prêt à admettre un investissement scientifique de base... mais en vue des applications. Dans cette introduction, l’auteur se propose d’expliquer globalement la démarche qui sera suivie, elle pourra apparaître comme des points de repère pour s’orienter à travers les ramifications nombreuses d’une discipline qui s’est construite au cours de plusieurs siècles.
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Corps de la mécanique générale
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1. Nécessité de la mécanique générale
La mécanique générale est à la fois outil propre directement nécessaire et efficace et outil de base pour le développement d’autres branches de la mécanique.
1.1 Nécessité propre
Le but de la mécanique générale pourrait se résumer ainsi : « Déterminer le mouvement et les actions mécaniques mises en jeu dans les systèmes mécaniques » avec deux problèmes bien spécifiques.
1.1.1 Déterminer le mouvement lorsque les actions mécaniques sont connues
Prenons le cas d’une automobile qui se déplace sur une route. L’action de l’air sur le véhicule est connue par des études théoriques et expérimentales. Il en est de même de l’action du sol sur les pneumatiques, tout comme de l’action des forces de pesanteur. Le pilote donne un coup de volant (pour prendre un virage, éviter un obstacle...). Le problème est de prévoir le comportement du véhicule, c’est‐à‐dire d’étudier son mouvement. Continuera‐t‐il à aller tout droit ou tournera‐t‐il ? Les méthodes générales de la dynamique permettent de répondre à cette question en faisant un modèle du véhicule, en écrivant les équations nécessaires et en les résolvant (figure 1).
HAUT DE PAGE1.1.2 Déterminer les actions mécaniques inconnues connaissant le mouvement
Prenons cette fois l’exemple d’un golfeur en train de swinguer. Un problème important est de déterminer les efforts exercés par le club sur les poignets ou par les bras sur les épaules. Dans ce dernier cas, il paraît bien difficile d’instrumenter pour obtenir le résultat. La mécanique générale permet de résoudre le problème (figure 2a ).
— On filme le golfeur en vidéo rapide ou en cinématographie rapide ce qui nous donne son mouvement (position, vitesse, accélération...).
— On...
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