Un solide est en mouvement de translation, par rapport à un référentiel R, si:
- le vecteur 
défini par deux points quelconques A et B du solide garde la même direction, le même sens et la même valeur au cours du mouvement.
- Tous les points du solide ont, à chaque instant, le même vecteur vitesse.
- Le vecteur vitesse peut changer au cours du mouvement.
- La connaissance du mouvement d’un seul point du solide permet de connaître le mouvement du solide.
Le mouvement de translation rectiligne uniforme.
- La trajectoire d’un point du solide est un segment de droite.
- La valeur de la vitesse instantanée ne varie pas au cours du temps : le vecteur vitesse est constant, il garde la même direction le même sens et la même valeur au cours du mouvement.
Trajectoires dans un mouvement de translation
Translation rectiligne: Tout segment du solide se déplace en restant parallèle à lui même et le mouvement de chaque point est rectiligne.
Translation curviligne: Tout segment du solide se déplace en restant parallèle à lui même et le mouvement de chaque point est curviligne.
Translation circulaire: Tout segment du solide se déplace en restant parallèle à lui même et le mouvement de chaque point est un cercle.
Énergie cinétique d’un solide en translation.
L’énergie cinétique est l’énergie que possède un solide en mouvement.
Elle dépend de la vitesse et de la masse du solide.
Pour un solide animé d’un mouvement de translation, tous les points du solide ont à chaque instant la même vitesse que le centre d’inertie G :
L’énergie cinétique E C d’un solide en mouvement de translation est égale
- au demi-produit de la masse m du solide
- par le carré de la vitesse vG 2 du centre d’inertie du solide.
- On écrit :
Unités :
|
E C en joule J |
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m en kilogramme kg |
|
v en mètre / seconde m / s |
|
- L’énergie cinétique caractérise un solide en mouvement. Elle est : - Proportionnelle à la masse m du solide - Proportionnelle au carré de la vitesse du solide. - Elle dépend du référentiel d’étude. |
Variation de l’énergie cinétique d’un solide en translation.
Premier cas :
On lance un mobile autoporteur sur une table plane et horizontale.
Le mobile est animé d’un mouvement rectiligne uniforme
D’après la réciproque du principe de l’inertie, dans un référentiel galiléen, si le centre d’inertie d’un solide est animé d’un mouvement rectiligne uniforme alors le solide est isolé ou pseudo-isolé
On peut donc écrit : 
En conclusion : 
Au cours du mouvement, l’énergie cinétique du solide reste donc constante.
D’autre part, le travail de la résultante des forces extérieures appliquées au solide est égal à zéro.
En conséquence, pas de variation d’énergie cinétique pas de travail de force extérieure.
Deuxième cas :
Un mobile autoporteur est placé sur une table à digitaliser horizontale.
Il est attaché à un point fixe O par l’intermédiaire d’un fil inextensible.
On lance le mobile.
On remarque que le solide est animé d’un mouvement circulaire uniforme.
Bilan des forces :
Le mobile est soumis à son poids 
, la réaction du support 
et la tension du fil 
.
Schéma :
On remarque que :
, le solide n’est ni isolé, ni pseudo-isolé.
La résultante des forces extérieures appliquée au solide est différente du vecteur nul : 
On remarque que le vecteur vitesse du centre d’Inertie 
garde la même valeur.
Par contre, la direction du vecteur vitesse change au cours du mouvement.
En conséquence le vecteur 
varie au cours du mouvement.
L’énergie cinétique du solide ne varie pas au cours du mouvement.
Si on s’intéresse aux travaux des différentes forces, on remarque que :
- Le poids est perpendiculaire au déplacement, de même que la réaction du support et la tension du fil.
- En conséquence la somme des travaux des forces extérieures appliquées au solide est nulle.
Troisième cas :
Un mobile autoporteur est placé sur une table à digitaliser horizontale.
À l’instant t = 0 s, on lâche le mobile autoporteur.
Il est entraîné dans son mouvement par la masse marquée qui est accrochée au fil.
Bilan des forces.
Le mobile est soumis à son poids , la réaction du support et la tension du fil .
Schéma :
Conséquence : , le solide n’est ni isolé, ni pseudo-isolé.
La résultante des forces extérieures appliquée au solide est différente du vecteur nul :
On remarque que le vecteur vitesse du centre d’Inertie garde la même direction et le même sens au cours du mouvement.
Par contre, la valeur de la vitesse change au cours du mouvement.
En conséquence le vecteur varie au cours du mouvement.
L’énergie cinétique varie au cours du mouvement, elle augmente.
Pour le déplacement AB, la variation d’énergie cinétique est donnée par la relation :
Travaux des différentes forces :
Le poids est perpendiculaire au déplacement, de même la réaction du support est perpendiculaire au déplacement.
La tension du fil est colinéaire au déplacement.
Pour un déplacement AB,
L’expérience montre que :
Lorsqu’une force travaille, l’énergie cinétique du solide varie.
Conclusion :
Seule une force dont le travail n’est pas nul peut faire varier la valeur de la vitesse et de ce fait l’énergie cinétique du solide auquel elle s’applique.
2016-10-19 06:33:31 / mazoughou@magoe.gn
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