K : Énergie cinétique de translation (J) m : Masse de l'objet (inertie de translation) (kg) v : Vitesse de l'objet (m/s) Lorsqu'un corps effectue une rotation à vitesse
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Le moment d'inertie de masse J (ou I) est un concept fondamental, dès qu'un objet est en rotation Il est une mesure de la « dispersion » de la masse d'un objet
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Un objet immobile ou un objet en rotation à vitesse angulaire constante est en équilibre de rotation Page 3 3 CENTRE GÉOMÉTRIQUE, MOMENT D'INERTIE a)
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18 déc 2020 · A) Moments de surface (moment d'inertie statique ou quadratique) chaque atome de l'objet), on facilitera les calculs pratiques en adoptant
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compte de cet aspect géométrique, on introduit la notion de moment d'inertie II THEORIE Considérons un solide en rotation autour de l'axe Z avec une vitesse
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représente la masse totale du cylindre et R0 le grand rayon, r0 le petit rayon La définition du moment d'inertie I = dm r2 fournit le résultat final en consultant
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On considère que pour tous les solides ci – dessous, la répartition de la masse est homogène en surface ou en volume Soit une tige de masse m et de
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Le moment d'inertie par rapport à l'axe perpendiculaire au plan du solide est égal à la somme des moments par rapport aux deux axes du plan du solide X Y
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Référence: Marc Séguin, Physique XXI Volume APage1
Note de cours rédigée par: Simon Vézina
Chapitre4.4-Le moment d'inertieet l'énergie
cinétique de rotationL'énergie cinétique en rotation
L'énergie cinétiqueKest par définition l'énergieassociéeau mouvement d'uncorps. Lorsque celui-ci effectue une translation, l'énergie cinétiquedépend de l'inertie de translation quiestla massemetdu modulede la vitessevau carré: 2 2 1mvK oùK: Énergie cinétique de translation (J) m: Masse de l'objet (inertie de translation) (kg) v: Vitesse de l'objet (m/s) Lorsqu'uncorpseffectue unerotationà vitesseautour d'un axe, le corpsest en mouvement et possède uneénergie cinétique. Puisque l'ensemble du corpsse déplace avec une vitesse angulaire commune, on peut définir une énergie à partir de cette vitesse.L'inertie de rotationIpour cette expression d'énergien'est pas uniquement la massemcar l'énergie possède comme unitélejoule (22/smkgmNJ). Afin de préserver la forme de l'expression de l'énergie cinétique, voici l'expression de l'énergie cinétique en rotation qui respecte l'unité du joule: 2 2 1IK oùK: Énergie cinétique de l'objet en rotation (J) I: Inertie de l'objet en rotation autour d'un axe (2mkg) : Vitesse angulaire (rad/s)Preuve:
Évaluons les unités de l'inertie de rotation à partir de la définition del'énergie cinétique
de rotation: 2 2 1IK 2 21IK(Évaluer les unités)
222 s 1 s mkgI(2s mkgKets 1 s rad) m v K I K
Axe de
rotation Référence: Marc Séguin, Physique XXI Volume APage2Note de cours rédigée par: Simon Vézina
L'inertieen rotation
En rotation, l'inertie d'un corps dépend de sa masse, de sa force et de sa positionpar rapport à l'axe de rotation du corps. Lorsque le corps peut être décomposé enNmassesponctuelles im, l'inertie totale du corps seraégale àl'addition de toutes les inerties associées à chaque masseponctuelle : N i iirmI 1 2 1m1r 2r 2m 3m 3r axerotation oùI: Inertie totale du système de masse (2mkg) im: Masseponctuellei(kg) ir:Rayon de la trajectoire circulairede la masse ponctuellei(m) N: Nombre de masses ponctuellesdans le calcul du moment d'inertiePreuve:
Considérons un corps rigide de masse totalmconstitué deNélément de masseimeffectuant une rotation autour d'un axe de rotation à une vitesse angulaire. Il est important de préciser que l'ensemble du corps tourne à une vitesse, mais que chaque élémentimse déplace à une vitesseivetà une distanceirde l'axe de rotation. Évaluons l'inertietotale du corps à partir de la définition de l'énergie cinétique: 1m 1r 2r 2m 3m3r axe rotation 2v 1v 3v N i iKK 1 N i iivmK 1 2 21(Remplacer2
2 1 iiivmK) N i iiirmK 1 2 21(Remplaceriiirv)
N i iiirmK 1 222
1(Simplifier)
N i iirmK 1 222
1(Vitesse angulaire commune,i)
N i iirmK 1 222
1(Factoriser les constantes dans la sommation)
N i iIK 1 2 21(Inertie d'une particule ponctuelle,2
iiirmI) 2 2 N i iII 1) Référence: Marc Séguin, Physique XXI Volume APage3Note de cours rédigée par: Simon Vézina
Moment d'inertiede différentes géométriesVoici un tableau de différentes géométries où le moment d'inertie a été calculé en
fonction de la masse de l'objet, de sa forme et de sa position par rapport à l'axe de rotation. Les détails des calculs se trouvent dans lechapitre 4.5:Le moment d'inertie par intégration.