Utilisateur:


Torque

Storyboard

>Modèle

ID:(599, 0)



Couple avec moment d'inertie constant

Modèle

Variables

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
$\alpha_0$
alpha_0
Accélération angulaire constante
rad/s^2
$a$
a
Accélération instantanée
m/s^2
$\theta$
theta
Angle
rad
$\theta_0$
theta_0
Angle de départ
rad
$\Delta\theta$
Dtheta
Différence d'angles
rad
$\Delta v$
Dv
Différence de vitesse
m/s
$\Delta\omega$
Domega
Différence de vitesses angulaires
rad/s
$\Delta s$
Ds
Distance parcourue en un temps
m
$F$
F
Force
N
$m$
m
Masse ponctuelle
kg
$p$
p
Moment
kg m/s
$L$
L
Moment cinétique
kg m^2/s
$L_0$
L_0
Moment cinétique initial
kg m^2/s
$I$
I
Moment d'inertie
kg m^2
$p_0$
p_0
Moment initial
kg m/s
$s$
s
Position
m
$r$
r
Radio
m
$t$
t
Temps
s
$\Delta t$
Dt
Temps écoulé
s
$t_0$
t_0
Temps initial
s
$T$
T
Torque
N m
$\Delta p$
Dp
Variation de l'élan
kg m/s
$\Delta L$
DL
Variation de moment angulaire
kg m^2/s
$s_0$
s_0
Vitesse
m
$v$
v
Vitesse
m/s
$\omega$
omega
Vitesse angulaire
rad/s
$\omega_0$
omega_0
Vitesse angulaire initiale
rad/s
$v_0$
v_0
Vitesse initiale
m/s

Calculs


D'abord, sélectionnez l'équation:   à ,  puis, sélectionnez la variable:   à 

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

 Variable   Donnée   Calculer   Cible :   Équation   À utiliser



Équations

Comme a vitesse moyenne ($\bar{v}$) est avec a distance parcourue en un temps ($\Delta s$) et le temps écoulé ($\Delta t$), gal

$ \bar{v} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta s }{ \Delta t }$



et avec a distance parcourue en un temps ($\Delta s$) exprim comme un arc de cercle, et le radio ($r$) et a variation d'angle ($\Delta\theta$) sont

$ \Delta s=r \Delta\theta $



et la d finition de a vitesse angulaire moyenne ($\bar{\omega}$) est

$ \bar{\omega} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta\theta }{ \Delta t }$



alors,

$v=\displaystyle\frac{\Delta s}{\Delta t}=r\displaystyle\frac{\Delta\theta}{\Delta t}=r\omega$



Comme la relation est g n rale, elle peut tre appliqu e pour des valeurs instantan es, ce qui donne

$ v = r \omega $

(ID 3233)

Comme a vitesse moyenne ($\bar{v}$) est avec a distance parcourue en un temps ($\Delta s$) et le temps écoulé ($\Delta t$), gal

$ \bar{v} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta s }{ \Delta t }$



et avec a distance parcourue en un temps ($\Delta s$) exprim comme un arc de cercle, et le radio ($r$) et a variation d'angle ($\Delta\theta$) sont

$ \Delta s=r \Delta\theta $



et la d finition de a vitesse angulaire moyenne ($\bar{\omega}$) est

$ \bar{\omega} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta\theta }{ \Delta t }$



alors,

$v=\displaystyle\frac{\Delta s}{\Delta t}=r\displaystyle\frac{\Delta\theta}{\Delta t}=r\omega$



Comme la relation est g n rale, elle peut tre appliqu e pour des valeurs instantan es, ce qui donne

$ v = r \omega $

(ID 3233)

Comme a vitesse moyenne ($\bar{v}$) est avec a distance parcourue en un temps ($\Delta s$) et le temps écoulé ($\Delta t$), gal

$ \bar{v} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta s }{ \Delta t }$



et avec a distance parcourue en un temps ($\Delta s$) exprim comme un arc de cercle, et le radio ($r$) et a variation d'angle ($\Delta\theta$) sont

$ \Delta s=r \Delta\theta $



et la d finition de a vitesse angulaire moyenne ($\bar{\omega}$) est

$ \bar{\omega} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta\theta }{ \Delta t }$



alors,

$v=\displaystyle\frac{\Delta s}{\Delta t}=r\displaystyle\frac{\Delta\theta}{\Delta t}=r\omega$



Comme la relation est g n rale, elle peut tre appliqu e pour des valeurs instantan es, ce qui donne

$ v = r \omega $

(ID 3233)

La d finition de l'acc l ration angulaire moyenne repose sur l'angle parcouru

$ \Delta\omega = \omega_2 - \omega_1 $



et le temps coul

$ \Delta t \equiv t - t_0 $



La relation entre les deux est d finie comme l'acc l ration angulaire moyenne

$ \bar{\alpha} \equiv \displaystyle\frac{ \Delta\omega }{ \Delta t }$

pendant cet intervalle de temps.

(ID 3234)

tant donn que a accélération moyenne ($\bar{a}$) est gal a différence de vitesse ($\Delta v$) et le temps écoulé ($\Delta t$) selon

$ \bar{a} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta t }$



et que a accélération angulaire moyenne ($\bar{\alpha}$) est gal a différence de vitesses angulaires ($\Delta\omega$) et le temps écoulé ($\Delta t$) conform ment

$ \alpha_0 \equiv \displaystyle\frac{ \Delta\omega }{ \Delta t }$



il en d coule que

$\bar{a}=\displaystyle\frac{\Delta v}{\Delta t}=r\displaystyle\frac{\Delta\omega}{\Delta t}=\bar{\alpha}$



En supposant que a accélération angulaire moyenne ($\bar{\alpha}$) est gal a accélération angulaire constante ($\alpha_0$)

$ \bar{\alpha} = \alpha_0 $



et en supposant que a accélération moyenne ($\bar{a}$) est gal a accélération constante ($a_0$)

$ a_0 = \bar{a} $



on obtient l' quation suivante :

$ a = r \alpha $

(ID 3236)

Si nous supposons que a accélération angulaire moyenne ($\bar{\alpha}$) est constant, quivalent a accélération angulaire constante ($\alpha_0$), alors l' quation suivante s'applique :

$ \bar{\alpha} = \alpha_0 $



Par cons quent, en consid rant a différence de vitesses angulaires ($\Delta\omega$) avec a vitesse angulaire ($\omega$) et a vitesse angulaire initiale ($\omega_0$) :

$ \Delta\omega = \omega_2 - \omega_1 $



et le temps écoulé ($\Delta t$) en relation avec le temps ($t$) et le temps initial ($t_0$) :

$ \Delta t \equiv t - t_0 $



l' quation pour a accélération angulaire moyenne ($\bar{\alpha}$) :

$ \alpha_0 \equiv \displaystyle\frac{ \Delta\omega }{ \Delta t }$



peut tre exprim e comme suit :

$\alpha_0 = \alpha = \displaystyle\frac{\Delta \omega}{\Delta t} = \displaystyle\frac{\omega - \omega_0}{t - t_0}$



En r solvant cela, nous obtenons :

$ \omega = \omega_0 + \alpha_0 ( t - t_0 )$

(ID 3237)

Comme le moment est gal

$ L = I \omega $



il en d coule que dans le cas o le moment d'inertie ne change pas avec le temps,

$T=\displaystyle\frac{dL}{dt}=\displaystyle\frac{d}{dt}(I\omega) = I\displaystyle\frac{d\omega}{dt} = I\alpha$



ce qui implique que

$ T = I \alpha $

.

(ID 3253)

La relation entre le moment cinétique ($L$) et le moment ($p$) sexprime comme suit :

$ L = r p $



En utilisant le radio ($r$), cette expression peut être mise en équation avec le moment d'inertie ($I$) et a vitesse angulaire ($\omega$) de la manière suivante :

$ L = I \omega $



Puis, en remplaçant avec a masse d'inertie ($m_i$) et a vitesse ($v$) :

$ p = m_i v $



et

$ v = r \omega $



on conclut que le moment dinertie dune particule en rotation sur une orbite est :

$ I = m_i r ^2$

(ID 3602)

Dans le cas de a accélération angulaire constante ($\alpha_0$), a vitesse angulaire ($\omega$) en fonction de le temps ($t$) suit une relation lin aire avec le temps initial ($t_0$) et a vitesse angulaire initiale ($\omega_0$) sous la forme :

$ \omega = \omega_0 + \alpha_0 ( t - t_0 )$



tant donn que le d placement angulaire est gal l'aire sous la courbe de vitesse angulaire-temps, dans ce cas, on peut ajouter les contributions du rectangle :

$\omega_0(t-t_0)$



et du triangle :

$\displaystyle\frac{1}{2}\alpha_0(t-t_0)^2$



Cela nous m ne l'expression pour le angle ($\theta$) et le angle de départ ($\theta_0$) :

$ \theta = \theta_0 + \omega_0 ( t - t_0 )+\displaystyle\frac{1}{2} \alpha_0 ( t - t_0 )^2$

(ID 3682)

Si l’on part de a vitesse ($s_0$) et que l’on souhaite calculer a distance parcourue en un temps ($\Delta s$), il est nécessaire de définir une valeur pour a position ($s$).

Dans un système unidimensionnel, a distance parcourue en un temps ($\Delta s$) est simplement obtenu en soustrayant a vitesse ($s_0$) de a position ($s$), ce qui donne :

$ \Delta s = s - s_0 $

(ID 4352)

Si nous r solvons le temps dans l' quation de a vitesse angulaire ($\omega$) qui inclut les variables a vitesse angulaire initiale ($\omega_0$), le temps ($t$), le temps initial ($t_0$) et a accélération angulaire constante ($\alpha_0$) :

$ \omega = \omega_0 + \alpha_0 ( t - t_0 )$



nous obtenons l'expression suivante pour le temps :

$t - t_0 = \displaystyle\frac{\omega - \omega_0}{\alpha_0}$



Cette solution peut tre substitu e dans l' quation pour calculer le angle ($\theta$) en utilisant le angle de départ ($\theta_0$) de la mani re suivante :

$ \theta = \theta_0 + \omega_0 ( t - t_0 )+\displaystyle\frac{1}{2} \alpha_0 ( t - t_0 )^2$



ce qui donne la formule suivante :

$ \theta = \theta_0 +\displaystyle\frac{ \omega ^2- \omega_0 ^2}{2 \alpha_0 }$

(ID 4386)

tant donn que le moment ($p$) est d fini avec a masse d'inertie ($m_i$) et a vitesse ($v$),

$ p = m_i v $



Si a masse d'inertie ($m_i$) est gal a masse initiale ($m_0$), alors nous pouvons d river la quantit de mouvement par rapport au temps et obtenir a force à masse constante ($F$) :

$F=\displaystyle\frac{d}{dt}p=m_i\displaystyle\frac{d}{dt}v=m_ia$



Par cons quent, nous en concluons que

$ F = m_i a $

(ID 10975)


Exemples


(ID 15527)


(ID 15530)


ID:(599, 0)