• Mécanique

    Mouvements et forces

     

    I/ Les mouvements

    L’état de repos ou de mouvement d’un objet doit être décrit par rapport à un autre objet qui sert de référence.

    Un objet en mouvement est dit mobile.

    Le choix du référentiel (objet de référence) est arbitraire. Tout objet peut être choisi comme référentiel.

    Généralement on retient 2 référentiels :

    -            Le référentiel terrestre : choisi pour l’étude des mouvements à la surface de la planète.

    -            Le référentiel géocentrique : centre de la Terre + 3 étoiles choisies pour leurs directions considérées fixes. Choisi pour l’étude des mouvements de la Lune ou de satellites artificiels.

     

        La trajectoire d’un mobile

    La trajectoire d’un point d’un mobile est l’ensemble des positions successives occupées par ce point au cours du mouvement.

    La trajectoire dépend du référentiel.

    Si la trajectoire est une droite, le mouvement est rectiligne.

    Si la trajectoire est un cercle le mouvement est circulaire.

     

    II/ Vitesse

    Vitesse moyenne : distance / Temps

    La vitesse d’un mobile est caractérisée par une valeur, une direction et un sens.

    Si la vitesse augmente le mouvement est accéléré.

    Si la vitesse est constante le mouvement est uniforme.

    Si la vitesse diminue le mouvement est ralenti.

     

     

    III/ Mouvements

    Le mouvement d’un objet est influencé par les actions mécaniques exercées sur lui par d’autres objets.

    Une action mécanique exercée sur un objet peut le mettre en mouvement, modifier sa trajectoire, modifier sa vitesse ou le déformer.

    Les actions mécaniques sont soient des actions de contact soit des actions à distance (action mécanique d’origine magnétique).

    Une action mécanique est modélisée par une force.

    La force est caractérisée par un point d’application, une direction, un sens et une valeur (intensité). Elle peut être représentée par un vecteur dont l’origine est le point d’application de la force, la direction et le sens sont ceux de la force et dont la longueur est proportionnelle à la valeur de la force.

     

        Equilibre

    Un objet en équilibre est soumis à deux forces qui sont colinéaires, des sens opposés et la même valeur.

    L’équilibre peut être défini comme l’état de repos d’un système subissant des forces dont les actions s’annulent.

    Il existe plusieurs types d’équilibre

    ■ Equilibre stable

    Un système est dans un état d’équilibre stable si après avoir été soumis à une petite perturbation extérieure il est ramené à cet état.

    ■ Equilibre instable

    Un système est dans un état d’équilibre instable si les forces qu’il subit l’éloignent de cet état à la moindre perturbation.

    ■ Equilibre indifférent

    Un système est dans un état d’équilibre indifférent quand perturbé, il se stabilise dans sa nouvelle position.

    ■ Equilibre statique

    Un solide est en équilibre statique si la résultante des forces auxquelles il est soumis est nulle et si d’autre part la somme des moments des forces est également nulle.

     

    Le moment d’une force caractérise l’effet d’une force sur une rotation.

    Le moment est positif si la force tend à créer une rotation de sens positif (sens inverse des aiguilles d’une montre). Le moment est négatif si la force tend à créer une rotation de sens négatif (sens des aiguilles d’une montre)

    2 forces qui s’exercent sur un solide forment un couple si et seulement si elles sont parallèles, de sens contraires et d’égale intensité. 

     

    IV/ Poids, masse, équilibre d’un objet 

    Poids = attraction que la Terre exerce sur un objet.

    Caractéristiques du poids : une direction (la verticale du lieu), un sens (de haut en bas), un centre de gravité et une valeur. 

    On mesure le poids d’un objet suspendu avec un dynamomètre.

     

        Poids et masse

    A ne pas confondre

     Masse = quantité de matière liée au nombre d’atomes qui constituent un objet. Elle est exprimée en kilogramme.

    Le poids d’un objet est proportionnel à sa masse.

     Variations :

    La masse est une valeur qui ne varie pas avec le lieu. Par contre, l’intensité de la pesanteur et le poids sont des grandeurs qui varient avec le lieu et l’altitude.

     

    V/ Le principe d’inertie

     Si aucune force extérieure n’est appliquée à un corps, ce dernier se trouve soit au repos, soit animé d’un mouvement rectiligne uniforme (à vitesse constante). Dans un référentiel terrestre, tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s’exercent sur lui se compensent.

     

        Effet des forces sur les mouvements

    -            Une force peut modifier la valeur de la vitesse d’un objet. Si la force a même direction et même sens que le mouvement du corps, la valeur de sa vitesse augmente. Si la force a la même direction et sens inverse la valeur de la vitesse diminue.

    -            Une force appliquée à un corps peut modifier la direction de son mouvement.

    -            Les effets d’une force déterminée sur le mouvement d’un corps sont d’autant plus importants que la masse du corps est petite.

    -            Si un corps est soumis à plusieurs forces, les effets de chacune d’entre elles s’ajoutent.

     

    Télécharger « principe d'inertie »

     

    VI/ Poussée d’Archimède 

    Tout corps plongé dans un fluide (liquide ou gaz) subit une force verticale ascendante (de haut en bas) et dont la valeur est égale à la valeur du poids du volume de fluide déplacé par le corps.

    Télécharger « rubrique,la-poussee-d-archimede »

     

     

    Les mécanismes et les transmissions de mouvements

     

    I/ Définitions

    ■ Mécanisme

    Ensemble de pièces organisées pour obtenir un mouvement.

    ■ Automatisme

    Dispositif qui exécute une action ou une série d’actions et qui met en jeu un mécanisme.

     

        Transmission de mouvements 

    Un solide complètement libre dans l’espace peut effectuer des déplacements complexes.

    En mécanique, les mouvements sont dits relatifs : il faut choisir un repère, donc tout mouvement est relatif. Tout mouvement complexe peut être décomposé en une série de mouvements simples. Il y a deux sortes de mouvements simples : les translations et les rotations.

    Les différentes combinaisons possibles de mouvements simples s’appellent des liaisons.

    Un mouvement peut être continu = toujours dans le même sens

    Un mouvement peut être alternatif = qui change périodiquement de sens.

     

    II/ Les mécanismes simples

    Si dans une chaîne de transmission de mouvement, le mouvement de sortie est de la même nature que le mouvement d’entrée, il y a transmission de mouvement et on parle de mouvement de rotation.

    Exemples de systèmes créant un mouvement de rotation :

    -          roues de friction (plateau d’un tourne-disques)

     

    roue friction

     

     

    -          système poulies courroie (machine à coudre, machine à laver, ventilateur, tapis roulant…)

     

    poulie courroie

     

     

    -          système pignons chaînes (bicyclette)

     

    poulie courroie

     

     

    -          engrenages (essoreuse à salade, montre)

     

    engrenage

     

     

    -          roue dentée et vis sans fin (barrière de passage à niveau)

     

    schéma normalisé engrenages

     

     

    Si dans une chaîne de transmission de mouvement, le mouvement de sortie est de nature différente que le mouvement d’entrée, il y a transmission et transformation de mouvement et on parle de mouvement de translation continu (ou alternatif)

    Exemples de systèmes créant un mouvement de translation :

    -          Treuil (grue, moulinet de canne à pêche) = transforme une rotation en translation

    -          Came et tige guidée (machine à coudre) = transforme une rotation en translation alternative (va et vient)

     

    came

     

     

    -          Système bielle manivelle (moteur à explosion) = transforme une rotation en translation alternative

     

    bielle manivelle

     

     

    -          Système vis sans fin crémaillère (clé à molette, étau) = transforme une rotation en translation

    -          Système vis écrou (serre-joint, pressoir…) = transforme une rotation en translation

     

    vis écrou

     

     

     

    III/ Liaison 

    Liaison = manière dont 2 pièces mécaniques sont assemblées.

    Une liaison a plusieurs caractéristiques :

    ■ Complète si les 2 pièces ne peuvent pas avoir de mouvement l’un par rapport à l’autre ou partielle si l’une des 2 pièces peut avoir un mouvement par rapport à l’autre. 

    Démontable si les 2 pièces peuvent être séparées sans être dégradées ou permanente si les 2 pièces ne peuvent pas être séparées. 

    ■ Elastique si il y a un ressort ou rigide si il n’y a pas de ressort.

     

    IV/ Chaîne cinématique 

    Chaîne de transmission de mouvements. Enchaînement chronologique de tous les mouvements contribuant à la transmission ou à la transformation du mouvement, de l’entrée à la sortie du dispositif. 

    L’élément en début de chaîne est l’élément moteur ou menant, ou encore l’entrée du système.

    L’élément qui reçoit le mouvement est l’élément récepteur ou mené ou encore la sortie du système.

     

    V/ Les caractéristiques des mécanismes 

    ■ Système poulies – courroie

    Assure la transmission d’un mouvement de rotation à distance. Se compose au minimum de 2 poulies et d’une courroie.

    La poulie est une roue portée par un axe.

    La réa est une roue dont le pourtour est creusé en forme de gorge.

    La courroie est l’organe de transmission du mouvement.

    1 poulie est menante, directement reliée à la source d’énergie et entraîne grâce à la courroie la poulie menée. 

    2 poulies + une courroie directe = même sens de rotation

    2 poulies + une courroie croisée = sens inverses de rotation

    2 poulies de même diamètre effectuent le même nombre de tours en un temps donné. Si les diamètres sont différents la vitesse de rotation est multipliée ou démultipliée.

    Système d’engrenages

    Une roue dentée effectuant un mouvement de rotation entraîne le mouvement de rotation d’une autre roue dentée. Les roues sont dentées pour éviter leur glissement.

    2 roues = engrenage simple

    1 roue menante, directement reliée à la source d’énergie entraîne par contact une roue menée. 

    Train d’engrenage = plusieurs roues dentées placées sur un même axe.

    Pignon = la plus petite des roues dentées d’un engrenage. 

    2 roues dentées (dents à l’extérieur) qui s’engrènent ont des sens de rotation inversés.

    2 roues dentées (dents à l’intérieur) qui s’engrènent ont mêmes sens de rotation.

    Si le nombre de dents est identique (que les roues dentées ont le même diamètre) les vitesses de rotation sont identiques.

    Si la roue de sortie va plus vite que la roue d’entrée, le système est multiplicateur.

    Si la roue de sortie va moins vite que la roue d’entrée, le système est démultiplicateur

    ■ Système came – tige

    Une came est une pièce mécanique non circulaire à laquelle est imprimé un mouvement de rotation et destinée à transmettre le mouvement d’une tige. 

    ■ Système bielle – manivelle

    Dispositif qui assure une transformation de mouvement. La bielle est une tige rigide articulée à ses 2 extrémités, destinée à transmettre du mouvement entre 2 pièces mobiles. La manivelle est un organe de machine auquel est imprimé un mouvement de rotation.

    C’est un dispositif réversible.

     

    Liens: Télécharger « schéma mécanique.pdf » 


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  • Commentaires

    1
    Lundi 5 Mai 2014 à 15:42
    la chaîne cénimatique
    2
    Lundi 5 Mai 2014 à 15:43

    la chine cinématique de chaque organes macanique

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