Les mathématiques du billard
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Étude du billard
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Théorie mathématique des effets du jeu de billard / par G. Coriolis
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DYNAMIQUE DES BILLARDS
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Le problème du billard
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Coriolis, Gustave (1792-1843). Théorie mathématique des effets du jeu de billard / par G. Coriolis. 1835. 1/ Les contenus accessibles sur le site Gallica sont pour la plupart des reproductions numériques d'oeuvres tombées dans le domaine public provenant des collections de la BnF. Leur réutilisation s'inscrit dans le cadre de la loi n°78-753 du 17 juillet1978 :
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DESEFFETS
DUJEUDEBILLARD,
PARG.CORIOLIS
PARIS,
CARILIAN-GOEURYLIBRAIRE-ÉDITEUR
QuaidesAugustins,N°41.
:835.THÉORIEMATHÉMATIQUE
DESEFFETS
DUJEUDEBILLARD.
PRÉFACE.
coursdel'ouvrage. setrouveauxpagesde32à3getde46à5o. TABLEDESCHAPITRES.
zontalenayantégardauxfrottemens51 billespendantlechocioi soitaprèsunautrechoc.i35EXPOSÉ
dujoueur. immobile. droitedujoueur.Rlerayondelabille.
Mlamassedelabille.
sultantedeWretdeW. opposéeàWr. finalouderoulement. l'étatdeglissement. gulairesdesx,desy-etdeszdelavitesseangu- passepaso,o3. tessesdemoinsdeim,oo. lacausequiaproduitcemouvement. tapis. criteparlabilleestuneparabole.Pourquelabillemarcheenlignedroite,ilfaut
dedirectionnidegrandeur. deBversEDUseraalorslavitessederotationdu danslerapportdeBMàoudeBEàfg.Pour mouvementducentredelabille. quidécriteffectivementcettecourbe. parcourueparlabillependantcemouvement.La constantependantlemouvementdelabille.Ducoupdequeuehorizontal.
celledesonaxedefigure. parlaligneduchoc.Bienquelaligneduchocnepassepasparlecen-
mentnepeutplusempêcherleboutdelaqueue nedépendquedecelleducoupdequeue,ouCettevitessedevientWoquandonaa=o.
l'expliqueraplusloin,enprenant=^,Q=o,i3,
delacourbe,estlavitesseW'oqueprendraitle mouvement.ElleestdonnéeparlaformuleRr=5,25.
tatfinal,esttoujourségaleàW, valeursdel,ensupposantlc=oeta2=(/Rv:Sil'oncherchelemaximumdeW,danscecason
Danscecas!aquantitéW,devient
dontlesommetKseraàunedistanceoudu plusoumoinsdupointdedépartMdelabille. plusloinlaconstruction. seconstruitfacilementaumoyendeMM"=R,M"L- etML-W,puisqu'onaalorsLP=W,SiFtombeendessusdeG,c'est-à-diresiR
WC'estlasommequiestconstantequandlarota-
deW.OnserappellequedanslecasdumouvementQuandonfrappelabilleaucentre,ona
AinsiladistanceMQ(fig.6)parcourueparla
lalongueurMKdelaparabole.LavitesseWoquiestlavaleurqueprendW,quand
queued'environ7,oo,outellequ'ona =o,4oR;onaalorsR/=o,25R.
Ainsipouruncoupdequeueordinairequidonne
=4,80,onaj.=i,58.Etpouruntrès-fortcoupdequeuequidonne
lfg y,,j)j° durayon,etcela,ensupposantqu'ontiennela frapperlabille. quepermetlaconditionqueleboutdelaqueuene lefacteuriRaen(IOntrouveainsi circonstanceona rentesvaleursdel.Ducoupdequeueincliné.
cettecourbe. sonétatfinal. surletapis. contreuneautrebille. dujoueurvachoquer.Sil'oncommencedoncpartraiterlemouvement
teurMP=3MC.SilechocalieuaudelàdeQ,ces distancesserontA'D'etA'H'. l'afaitsurlafigure. peutêtreregardéecommeparfaite. très-faible. sesABetAH.Pourcela,onprojetteraB"surAB =2,00,ouW=6,27;-=0,40R;W=3,24crm etwt=!2,00.Danscecasona=0,535,etparsuite
jo=i,8o donnélecoupdequeue. tancerailleencroissant. r=:ou>o,9o. aumomentduchoc.Onnedoitpasperdredevueque deviennentdeslignesdroites,quandw=o. aucentredelabilledujoueuraumomentduchoc; qu'ellesemeutenlignecourbe.Lesfigures43,44,45,46et4?serapportentaux
desbilles,W=3,24etw=2,00,c'est-à-dire gure42. comprisentrelesvitesses. enl'augmentant. contrelabande. parlecentredelabilleaumomentduchoc;queAD cecoupaétédonné.Pouravoirladirectiondumouvementfinalde
dupointDlaperpendiculaireDOBàlabandeAC=o,etquetoujourslechoccontrelabandese
courbedécriteetsonextrémitéL. unangleentreeuxng).AyantprislepointFsur larotationestrétrograde. etRr=^W=AGaumomentdupremierchoc changé. lepointCenC'd'unelongueurCC'=B'Betdansle sensdeB'versB. changementdanslapositiondupointHetdansla varierladirectionfinaleHB". bbib,payantAYouADpourdemi-grandaxeetAXouAD.
mentdiverscasdechoccontrelabande. que,aumomentduchoc,onaW=i,3oetw=-0,30 médiaires. auraW,4 o, cequientraîneLestrois donnéàgauche. planverticalduchocdelaqueue. d'angledroitdupointd'arrière. parallèleàlabande. étaittrès-juste.
dedéterminercesconstantes. temensdeglissemensetderoulement. CHAPITREPREMIER.
auxfrottements. par1\1lamassedelabille,etparXetY,lescom- lesfrottemenssurletapis. Nousauronsleséquations
etrestantfixesendirection. xpourunobservateur,surl'axedeszpositifs. i2cos.a=p Sicos.p=qncos."1=r.
complétementlemouvementdelabille. Ilestfaciled'exprimeraumoyendep,q,r,la
Kq,Kr.Ainsiona
drontdonc onconnaîtralesforcesXetY. cettevitesse. onaura leséquationsci-dessusdeviendront variables. Désignonsparuetvlescomposantesdelavi-
audurayonendessusdececentre;onaura,d'a- considéraitqu'un. neserapluscapabledechangerladirectiondu quecelleducentre. sont droitelorsqu'onaura onaura pressiononaura X=fgMces.a
Y=fgMcos.b,
mentpourcomposantes fournisparlesnumérateurs.Onauraainsi enayantégardaufrottementsurletapis. yafrottementneserapasnulleàl'origine. atoujoursalors mentdecesvitesses. pourdUetdVlesmêmessignesquepourUU nedépendquedesinitialesut,vz,U.,V. centre. demanièrequeBE=^BF. centredepercussioninférieur. direencomposantlavitesseBD=wducentrede percussionsupérieuraveclavitesseABWdu centredelabille. V=V,;onobtientainsi
Ondéduitdesvaleursci-dessusdeRp,etRq,
U,.etY,
delabille. longueur,onaurapourl'étatfinal Ur=U,ety=V,.
d'appui. exactement,commeunefonctiondelavitessede rapportsVaWac'est-à-direlescosinusdes Leséquations(E),deviendrontdonc
positionducentredelabilleauboutdutempst, onauraU=U,fgcos.at. V=V,-fgcos.bt.
Lesvaleursci-dessusdexetymontrentquela
mêmeAB,dontlescomposantessontU,etY,. faudrafaireU~U,,VtsV,,etl'onaura quesil'onprendsurBFunpointMaumilieudeBE, lerayonAMpasseraparlepointdontx,etj,sont JMparlepoint1quirépondàAI==DEWa.Le
labille. feradelamanièresuivante. sera chéeenladésignantparp,onaura donnentU,etV,etx,etj\,enyfaisantil,:=oet Va==Wa;onauraitainsi
construiraitencorefacilement. couperladirectiondeAB,ontrouverait passerparlepointQainsiobtenu. différencedesmomensdescomposantes, U,V,,onaura
lesdirectionsinitialeetfinale, onaura couperalaligneATaupointS,quidonneraAS=n. tesseWdetranslationducentreouensensop- par final, tessedetranslation,alorsona lesigneétantceluidewt. et aulieudeleretarder. Ontiredeséquationsprécédentes
Sil'ondésigneparYladistance-f-,onaura
vitessequepeutprendrelabillesouslecoupde commeledonneunjoueurordinaire,maisnonpas usé. onapouruncoupdequeueordinaire devient,pourunevitesseordinaire, y,=2,40,quotesdbs_dbs28.pdfusesText_34
étaittrès-juste.
dedéterminercesconstantes. temensdeglissemensetderoulement.CHAPITREPREMIER.
auxfrottements. par1\1lamassedelabille,etparXetY,lescom- lesfrottemenssurletapis.Nousauronsleséquations
etrestantfixesendirection. xpourunobservateur,surl'axedeszpositifs. i2cos.a=pSicos.p=qncos."1=r.
complétementlemouvementdelabille.Ilestfaciled'exprimeraumoyendep,q,r,la
Kq,Kr.Ainsiona
drontdonc onconnaîtralesforcesXetY. cettevitesse. onaura leséquationsci-dessusdeviendront variables.Désignonsparuetvlescomposantesdelavi-
audurayonendessusdececentre;onaura,d'a- considéraitqu'un. neserapluscapabledechangerladirectiondu quecelleducentre. sont droitelorsqu'onaura onaura pressiononauraX=fgMces.a
Y=fgMcos.b,
mentpourcomposantes fournisparlesnumérateurs.Onauraainsi enayantégardaufrottementsurletapis. yafrottementneserapasnulleàl'origine. atoujoursalors mentdecesvitesses. pourdUetdVlesmêmessignesquepourUU nedépendquedesinitialesut,vz,U.,V. centre. demanièrequeBE=^BF. centredepercussioninférieur. direencomposantlavitesseBD=wducentrede percussionsupérieuraveclavitesseABWdu centredelabille.V=V,;onobtientainsi
Ondéduitdesvaleursci-dessusdeRp,etRq,
U,.etY,
delabille. longueur,onaurapourl'étatfinalUr=U,ety=V,.
d'appui. exactement,commeunefonctiondelavitessede rapportsVaWac'est-à-direlescosinusdesLeséquations(E),deviendrontdonc
positionducentredelabilleauboutdutempst, onauraU=U,fgcos.at.V=V,-fgcos.bt.
Lesvaleursci-dessusdexetymontrentquela
mêmeAB,dontlescomposantessontU,etY,. faudrafaireU~U,,VtsV,,etl'onaura quesil'onprendsurBFunpointMaumilieudeBE, lerayonAMpasseraparlepointdontx,etj,sontJMparlepoint1quirépondàAI==DEWa.Le
labille. feradelamanièresuivante. sera chéeenladésignantparp,onaura donnentU,etV,etx,etj\,enyfaisantil,:=oetVa==Wa;onauraitainsi
construiraitencorefacilement. couperladirectiondeAB,ontrouverait passerparlepointQainsiobtenu. différencedesmomensdescomposantes,U,V,,onaura
lesdirectionsinitialeetfinale, onaura couperalaligneATaupointS,quidonneraAS=n. tesseWdetranslationducentreouensensop- par final, tessedetranslation,alorsona lesigneétantceluidewt. et aulieudeleretarder.Ontiredeséquationsprécédentes
Sil'ondésigneparYladistance-f-,onaura
vitessequepeutprendrelabillesouslecoupde commeledonneunjoueurordinaire,maisnonpas usé. onapouruncoupdequeueordinaire devient,pourunevitesseordinaire, y,=2,40,quotesdbs_dbs28.pdfusesText_34[PDF] trajectoire d'une boule de billard
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