PENDULES & MOUVEMENTS PENDULAIRES
Mouvement pendulaire relatif à un repère quelconque
Comme premier exemple de pendule (S) dont le mouvement est rapporté à un repère quelconque (λ), considérons le cas où l'axe Oλzλ = Oszs = Oz de l'articulation rotoïde coïncide avec l'axe de révolution d'un cylindre homogène (Γ) de rayon b et de masse μ, assujetti à rouler sans glisser sur le plan horizontal (Ogygzg), l'axe xg étant vertical descendant et les axes yg et z étant confondus. Ce cas est celui du pendule d'Euler. Les notations concernant (S) sont les mêmes que précédemment. On note :
K étant le moment d'inertie de (Γ) par rapport à Oz. On obtient alors la force vive de l'ensemble mécanique constitué de la réunion de (S) et de (Γ) :ainsi que la puissance galiléenne développée par les efforts agissant sur cet ensemble, le rotoïde d'axe Oz liant (S) et (Γ) étant supposé parfait,Les équations du mouvement de l'ensemble sont alors :
ou encore, en reportant la valeur de y′ déduite de la première des deux équations précédentes,avec :On trouve l'équation différentielle régissant les variations de α :
qui se réduit à :dans le cas où α et ses dérivées restent petits. On obtient alors :Puisque Ω est supérieur à ω, la période du mouvement α a diminué par rapport au cas du pendule précédent.
On remarque qu'au cours du mouvement ainsi créé le cylindre (Γ) roule avec une vitesse de valeur algébrique moyenne W, c'est-à-dire que, si l'on ne prévoyait pas de butées élastiques pour (Γ), le système serait animé d'un mouvement pendulaire α par rapport au repère (λ) = (O|xg, yg, z), lui-même animé d'un mouvement de translation de vitesse moyenne Wyg.
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Écrit par
- Michel CAZIN : professeur au Conservatoire national des arts et métiers
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Médias
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