Mouvements et Référentiel d'étude
Définition
La notion de mouvement associe le concept de variation de la position du solide observé à celui d'écoulement du temps. Cette notion est relative : elle n'a de sens que si on définit préalablement le solide dont on étudie le mouvement et le solide de référence par rapport auquel ce mouvement a lieu.
En cinématique, et plus généralement en mécanique, l'étude des mouvements des solides et des points qui les constituent s'effectue dans un référentiel d'étude.
Définition :
Un référentiel d'étude est l'ensemble formé par un repère spatial de référence et un repère temporel :
le repère spatial de référence est défini par un point Origine et une base (généralement orthonormée directe) liée à l'espace d'observation ; On le note par exemple :
le repère temporel est défini par un instant Origine (
) et une unité de temps (la seconde).
Un fois le référentiel d'étude défini, on associe à chaque solide un repère spatial orthonormé et direct. Etudier les mouvement d'un solide indéformable revient alors à étudier les déplacements du répère associé à ce solide par rapport au repère de référence. Dans un espace en 3 dimensions, il existe 6 mobilités ou degrés de liberté possibles :
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Mouvement de translation
Définition :
On dit qu'un solide
est en mouvement de translation par rapport au repère de référence
si au cours du mouvement, un repère
lié au solide reste constamment parallèle à lui-même.
Exemple :
Remarque :
Un mouvement de translation rectiligne (l'origine du repère se déplace le long d'un ligne droite) de direction
est schématisé par une liaison glissière de direction
, dont le symbole normalisé est :
Attention :
Un mouvement de translation n'est pas nécessairement rectiligne.
Mouvement de rotation autour d'un axe fixe
Définition :
Le mouvement d'un solide
par rapport au repère de référence
est une rotation autour d'un axe fixe s'il existe au moins deux points distincts
et
de
, immobiles par rapport à
au cours du mouvement.
La droite
est appelée axe de rotation. Tous les points de l'axe
appartenant au solide
sont fixes par rapport au repère
.
Exemple :
Remarque :
Un mouvement de rotation autour d'un axe
entre deux solides
et
est schématisé par une liaison pivot d'axe
dont le symbole normalisé est :
