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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
La mécanique classique dans sa partie dynamique repose sur la loi de Newton qui est présente dans tous ses éléments (masse, action mécanique, repère privilégié, temps). La dynamique se propose de résoudre deux problèmes :
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trouver le mouvement que prend un système quelconque lorsqu’il est soumis à ce que nous appelons les actions mécaniques ;
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trouver les actions mécaniques qui permettront de donner à un système quelconque un mouvement particulier.
En elle‐même la loi fondamentale n’est pas opérationnelle. Il y a deux façons classiques d’obtenir des outils opérationnels. L’une dite méthode des théorèmes généraux, l’autre dite mécanique analytique. Dans cet article nous développerons , à la suite de la loi fondamentale, la méthode des théorèmes généraux qui est caractérisée principalement par les deux éléments suivants :
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les actions mécaniques qui sont représentées par des vecteurs appelés forces et qui sont traitées à l’aide de la théorie des torseurs ;
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les lois du mouvement qui se traduisent par deux théorèmes à caractère vectoriel : le théorème de la somme dynamique et le théorème du moment dynamique.
Chacun de ces théorèmes se traduit par trois équations scalaires sur des axes appropriés.
Le calcul vectoriel est ici la forme la plus adaptée pour présenter les résultats, aussi cette forme de mécanique est-elle parfois désignée sous le nom de mécanique vectorielle.
Cependant, on rattache classiquement à l’exposé des théorèmes généraux à caractère vectoriel, un théorème à caractère scalaire : le théorème de l’énergie cinétique. Ce théorème très important est considéré comme une conséquence des théorèmes généraux.
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11. Calcul de la puissance dans les cas usuels
Lorsque l’on a un ensemble d’actions mécaniques appliqué à un système matériel, nous pouvons faire la somme des puissances élémentaires :
En pratique, cette façon de faire est peu opérationnelle. Nous allons formuler ce calcul, une fois pour toutes, dans les cas usuels d’application.
11.1 Cas d’un torseur appliqué à un solide
Soit un système d’actions mécaniques dont les éléments du torseur sont (figure 32) :
OS étant un point quelconque du solide S.
L’état des vitesses du solide (S) est parfaitement caractérisé par la connaissance du torseur distributeur des vitesses :
soit encore, comme l’intégration porte sur les éléments attachés à P :
Théorème : la puissance développée par un torseur d’actions mécaniques appliqué à un solide est égale au co-moment...
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