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Dessins et plans, Transfert d'énergie, Billard, Jeux de tables, Physique mécanique, Transfert de quantité de mouvement, Transfert d'impulsion (mécanique), Transfert d'impulsion (mécanique
Calcul de l'effet au billard
Calcul de l'effet sur la balle de choc au billard : Comment placer la queue sur la boule blanche pour faire les effets au billard : 1) Massé ; 2) Saut ; 3) Coulé ; 4) Pleine ; 5) Rétro.
Dessins et plans, Transfert d'énergie, Billard, Physique mécanique, Transfert de quantité de mouvement, Transfert d'impulsion (mécanique)
Calcul de l'effet au billard
Calcul de l'effet au billard : (1) Perpendiculaire ou Massé, (2) Saut, (3) Coulé, (4) Pleine ou centrée, (5) Rétro.
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La visée au billard
Billard, bille de choc et bille de visée : Considérons la bille blanche comme bille de choc. Le schéma représente ce que l’on peut voir en plaçant l'œil (directeur) sur l’axe de visée, qui passe par le centre de gravité de la blanche selon un vecteur parallèle à la table. La quantité de bille exprime intrinséquement le rapport du transfert d’énergie lors du choc entre les deux billes. 1) Viser « pleine bille » revient à aligner l’axe sur les 2 centres de gravité. Le transfert de masse lors du choc est entier, la bille de visée héritant de toute la force ; 2) Viser « 3/4 de bille » revient à aligner le centre de la bille de choc avec un point situé à la moitié du rayon de la bille de visée. Elle hérite des 3/4 de la force, 1/4 restant à la blanche ; 3) Viser « 1/2 de bille » aligne l’axe de visée sur la tangente de la bille visée. Le transfert est équivalent ; Viser « 1/4 de bille » revient à aligner le centre de la bille de choc avec un point situé à l’extérieur de la bille de visée, à distance d’un demi rayon. Le rapport est cette fois 1/4 pour la visée, 3/4 pour la bille de choc ; 4) Viser « Finesse » aligne le centre de la bille de choc avec un point à l’extérieur de la bille de visée à distance d’un rayon (en pratique un peu moins afin de garantir le contact). Seule une petite quantité de force est transmise à la bille de visée. Conséquence évidente : Appliquons une force à la bille de choc, lui permettant théoriquement de parcourir un mètre. Pour autant qu'on ne mette aucun effet, en visant pleine bille, la bille de choc s’arrête, et la bille de visée parcourt un mètre. En visant demi bille, les deux billes devraient parcourir chacune 50 centimètres, etc.
Schéma d'éclatement au billard
Schéma d'éclatement naturel au billard. On appelle « éclatement » la résultante du choc entre deux billes. Théoriquement un choc naturel (sans effet) modifie la trajectoire de la bille d’attaque et induit une trajectoire à la bille visée telle que leurs directions forment un angle de 90°.
Vecteurs au billard
Vecteurs au billard : exemple d'une collision dans un jeu de billard. Les collisions représentent une grande partie du jeu de billard. Ces collisions sont élastiques, puisque l’énergie cinétique est généralement conservée au cours des collisions. Au cours des collisions dans les jeux de billard, la quantité de mouvement est conservée.
Basculement de Brouette
Comportement de la brouette : paramètres liés à l’aptitude au basculement.
Dessins et plans, Mécanique, Physique, Énergie mécanique, Couple (mécanique), Brouettes, Transports de matériaux
Brouette dans une descente
Schéma pour étude statique de la brouette : dans une descente (roue en aval), le point de concours des droites de forces est au-dessous du sol. L’étude montre que l’intensité de l’action du pousseur est à peu près la même. À cela s’ajoute le problème du contenu, surtout s’il est liquide. Dans une montée on peut corriger l’assiette en soulevant la brouette, dans une descente cela n’est plus possible dès que les pieds touchent le sol.
Dessins et plans, Balles et ballons, Énergie mécanique -- Transmission, Physique, Énergie, Énergie cinétique, Transfert d'énergie, Énergie potentielle, Énergie -- Conservation, Masse gravitationnelle
Chute libre : trois formes successives d'énergie
Dans la chute, de l'énergie potentielle devient de l'énergie cinétique. On peut utiliser le principe de conservation de l'énergie mécanique d'un système dans le cas d'une balle élevée à une certaine hauteur du sol. Initialement, elle possède de l'énergie potentielle gravitationnelle. En tombant, accélérée par la force gravitationnelle (une force conservative), son énergie potentielle devient graduellement de l'énergie cinétique. Juste au moment de toucher le sol, la différence d'énergie potentielle gravitationnelle, entre sa position initiale et celle qu'elle occupe, est devenue de l'énergie cinétique. Dans cet exemple, pour considérer que l'énergie est entièrement conservée, il faut négliger la résistance de l'air.
Dessins et plans, Énergie mécanique -- Transmission, Physique, Énergie cinétique, Énergie mécanique, Énergie potentielle
Conservation de l'énergie
Conservation de l'énergie : à tout moment, la somme de l'énergie potentielle élastique et de l'énergie cinétique est une constante. La conservation de l'énergie est un principe physique selon lequel dans un référentiel inertiel, l'énergie totale d'un système isolé est invariante au cours du temps. Mathématiquement, la variation instantanée d'énergie est nulle. frac{dE}{dt} = 0. En mécanique newtonienne, c'est aussi vrai pour un système influencé par une force conservative. Dans les systèmes simples de la mécanique newtonienne, la somme des énergies cinétiques, K, et des énergies potentielles, U, est une constante. Elle demeure inchangée sous l'action de forces conservatives uniquement.
Dessins et plans, Physique, Vibrations, Cordes vibrantes, Mécanique des vibrations, Oscillateurs harmoniques
Cordes vibrantes harmoniques
Cordes vibrantes harmoniques. Le capteur à corde vibrante permet de déterminer la tension de la corde en mesurant sa fréquence de résonance (premier mode de vibration). Sa longueur initiale est déterminée lors de sa fabrication. À partir de la tension de la corde, on déduit son allongement. Ce principe physique permet donc de mesurer la déformation de la structure sur laquelle est fixé le capteur en ses deux extrémités. La mesure de la fréquence de résonance est obtenue par l'intermédiaire d'une bobine électromagnétique. C'est cette même bobine qui sera utilisée pour exciter la corde via une impulsion électrique et permettre ainsi la mesure. Souvent le capteur inclut une deuxième corde vibrante non liée à la structure afin de tenir compte de l'influence de la température sur la mesure.
Dessins et plans, Physique, Frottement, Génie mécanique, Ressorts et suspension, Ressorts, Technique ferroviaire, Transports ferroviaires -- Appareils et matériel
Cycle compression-détente d'un ressort à anneaux
Schéma d'une propriété d'un ressort à anneaux : les frottements très importants qui se produisent entre les bagues sont tels que la force axiale fournie lors de la détente de l'empilement est très largement inférieure à celle qui était appliquée lors de la mise en charge. Ils provoquent une perte d'énergie considérable qui correspond à la zone hachurée du diagramme représentant le cycle compression-détente. On peut mettre à profit cette particularité dans certains mécanismes comme les tampons du matériel roulant ferroviaire, où ils contribuent à absorber les chocs.
Densité d'énergie de quelques carburants
Densité d'énergie volumique et massique brute de quelques carburants (à l'exclusion des comburants). En physique, la densité d'énergie représente l'énergie par unité de volume en un point, concernant une forme d'énergie non localisée. Le concept de densité d'énergie est abondamment utilisé en relativité générale et en cosmologie car il intervient explicitement dans les équations déterminant le champ gravitationnel (les équations d'Einstein), mais il est également présent en mécanique des milieux continus et en électromagnétisme. Dans les applications de stockage d'énergie, la densité énergétique fait référence soit à la densité d'énergie massique, soit à la densité d'énergie volumique. Plus la densité d'énergie est élevée, plus il y a d'énergie pouvant être stockée ou transportée pour un volume ou une masse donné. Ceci est particulièrement important dans le domaine des transports (automobile, avion, fusée...). On notera que le choix d'un carburant pour un moyen de transport, outre les aspects économiques, tient compte du rendement du groupe motopropulseur. Les sources d'énergie de plus forte densité sont issues des réactions de fusion et de fission. En raison des contraintes générées par la fission, elle reste cantonnée à des applications bien précises. La fusion en continu, elle, n'est pas encore maîtrisée à ce jour. Le charbon, le gaz et le pétrole sont les sources d'énergie les plus utilisées au niveau mondial, même s'ils ont une densité d'énergie beaucoup plus faible, le reste étant fourni par la combustion de la biomasse qui a une densité d'énergie encore plus faible. Liste des carburants cités : Aluminium, Silicium, Anthracite, Fer, Zinc, Magnésium, Polystyrène, Polyéthylène, Borohydrure de lithium, Polyester, Métabolisme des graisses, Diesel, Essence, Kérosène, Butanol, Butane GPL, Propane GPL, Métabolisme du sucre, Glucose, Éthanol, Lithium, Bitumineux, Hydrazine, Méthanol, Sodium, Ammoniac liquide, Gaz naturel, Hydrogène liquide, Dihydrogène (700 bar), Dihydrogène, Méthane, Batterie lithium-ion.
Dessins et plans, Physique, Tourbillons (mécanique des fluides), Gaz, Dynamique des, Fluides, Mécanique des, Dépoussiérage, Gaz -- Épuration
Dépoussiérage des gaz
Schéma en français d'un cyclone cylindro-conique : Les cyclones sont des appareils de corps essentiellement cylindro-coniques dans lesquels le mouvement giratoire est obtenu en faisant entrer le fluide tangentiellement à la circonférence, au voisinage de la paroi. Sous l'effet de la force centrifuge, les particules solides prises dans le vortex se déplacent vers la paroi, y perdent leur vitesse par frottement et tombent dans la partie inférieure de l'appareil, avant de sortir par l'apex du cône. Le fluide suit la paroi jusqu'au voisinage de l'apex, et une fois débarrassé des particules, remonte à la partie supérieure pour sortir par l'ouverture axiale. Pour que la séparation soit effective, il faut donc que le temps mis par une particule pour atteindre la paroi soit inférieur au temps de séjour moyen d'un élément de fluide dans le cyclone.
Diagramme de Schaeffler pour la soudure
Diagramme de Schaeffler pour la soudure des aciers inoxydables. A : austénite γ ; F : ferrite α ; M : martensite ; 5-80% : pourcentage en masse de la ferrite dans l'austénite ; zones de risques : bleu clair, fissuration à chaud ; violet, fissuration à froid ; rose, fragilisation par transformation α→σ ; gris, fragilisation par croissance des grains α ; blanc, zone idéale. L'acier inoxydable, couramment appelé acier inox ou inox, a un grand rôle dans d'innombrables domaines : vie quotidienne, industries mécaniques, agroalimentaires, chimiques, transports, médecine, chirurgie, etc. C'est une famille d'aciers, alliages de fer et de carbone, auxquels on ajoute essentiellement du chrome qui, au-delà de 10,5 % en solution (selon la teneur en carbone) dans la matrice, provoque la formation d'une couche protectrice d'oxyde de chrome qui confère à ces aciers leur inoxydabilité.
Dissipation visqueuse dans une goutte
Gradient de vitesse de dissipation visqueuse dans une goutte à l'approche de la ligne de contact. Dans un liquide, la dissipation d'énergie est due à la viscosité, c'est-à-dire la résistance à un écoulement. La figure montre une goutte qui se déplace à la vitesse V . Le liquide dans la goutte a une vitesse qui dépend de sa position. A la surface de la goutte, le liquide a la vitesse de l'objet c'est-à-dire V mais proche du solide, celui-ci impose une vitesse nulle. Dans la goutte, il y a donc un gradient de vitesse permettant à celle-ci de varier de 0 à V sur une distance qui est la hauteur h de la goutte.
Photographie, Albert Einstein (1879-1955), Relativité générale (physique), Relativité restreinte (physique), Prix Nobel
Einstein en 1921
Portrait d'Albert Einstein (1879-1955) donnant une conférence à Vienne en 1921. Il publie sa théorie de la relativité restreinte en 1905, et une théorie de la gravitation dite relativité générale en 1915. Il contribue largement au développement de la mécanique quantique et de la cosmologie, et reçoit le prix Nobel de physique de 1921 pour son explication de l’effet photoélectrique. Son travail est notamment connu pour l’équation E=mc2, qui établit une équivalence entre la matière et l’énergie d’un système.
Électrophore de Volta
Illustration d'un électrophore de Volta : manche isolant, disque, résine, moule ; peau de chat. Source : Leçons de Physique ; Éditions Vuibert et Nony, 1904. L'électrophore de Volta (Alessandro Volta, vers 1775) : Il se compose d'un gâteau de résine coulé dans un moule et d'un disque de laiton muni d'un manche isolant. C'est une source d'électricité créée par influence. On frappe le gâteau de résine avec une peau de chat, puis on dispose le disque conducteur au-dessus, sans qu'il y ait contact : l'électricité négative de la résine développe par influence de l'électricité positive sur la face inférieure du disque et de l'électricité négative sur la face supérieure. On touche alors le disque avec le doigt, l'électricité négative s'écoule vers le sol par l'intermédiaire du corps humain. On cesse alors le contact avec le doigt : le disque qu'on éloigne, en le tenant par le manche isolant, est alors chargé d'électricité positive. Le disque ainsi chargé permet de faire jaillir une étincelle entre lui et tout corps conducteur. Les machines à influence peuvent être considérées comme des électrophores momentanément perpétuels par addition de charges. L'énergie mécanique est transformée en énergie électrique par l'apport additionnel de charges à une petite charge initiale.
Érosion éolienne en Bolivie
L'arbre de pierre, formation rocheuse par érosion éolienne sur l'Altiplano, en Bolivie. La désagrégation mécanique se produit sous l'action d'une force physique qui arrache des morceaux de roche plus ou moins volumineux soit par éclatement dû au gel ou à la chaleur ; soit par usure par frottement : glacier ou vent ; ce sont les débris charriés par ces facteurs (rochers, graviers, quartz ou sable) qui sont efficaces dans le processus d'érosion. L'érosion mécanique est particulièrement active dans les milieux froids (gels et dégels) et/ou arides.
Explosion et implosion
Explosion et implosion : L'implosion est l'inverse de l'explosion. Elle se produit lorsque la pression externe à un objet est plus grande que celle à l'intérieur et que cette différence est assez grande pour briser la résistance mécanique de ce dernier. Elle se produit soudainement au point de rupture de la résistance et projette les débris vers l'intérieur de l'objet. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Implosion.
Figurine de baby-foot
Les lignes de figurines d'un baby-foot sont liées à la table par un pivot glissant. La liaison par pivot glissant s'obtient lorsque tous les points de contact appartiennent à un ou plusieurs cylindres coaxiaux. Les normales de contact rencontrent toutes l’axe de ces cylindres qui devient naturellement l’axe de la liaison. C’est la seule direction caractéristique. Cette liaison se comporte comme deux liaisons linéaires annulaires. Elle dispose de 4 degrés de liaison puisqu'elle lie les deux translations et les deux rotations transversales. Les degrés de liberté sont la translation et la rotation axiale. Si la rotation peut facilement présenter une amplitude infinie (au moins un tour), la translation se limite aux dimensions des pièces. La définition complète de cette liaison doit préciser la position de l'axe. S'agissant d'une droite, elle n'est complète que si on précise deux points lui appartenant, ou un point et une direction. Cette direction est d'ailleurs la seule qui se distingue.
Fontionnement d'un treuil
Géométrie d'un treuil, pour calculer le couple. Un treuil est un dispositif mécanique permettant de commander l'enroulement et le déroulement d'un câble, d'une chaîne ou de tout autre type de filin destiné à porter ou à tracter une charge.
Dessins et plans, Mécanique, Physique, Génie mécanique, Amortissement (mécanique), Analyse mécanique dynamique, Construction mécanique, Contact de roulement, Mécanique appliquée, Mécanique du contact
Force appliquée sous forme annulaire
Mécanique : force appliquée selon une forme annulaire. La modélisation des liaisons mécaniques s'appuie d'abord sur l'analyse de la géométrie de contact entre deux pièces. Dans un premier temps, lorsque les géométries sont considérées parfaites, on obtient un premier modèle présentant un certain nombre de degré de liaison ; ce modèle suppose un ajustement « glissant sans jeu », la liaison modélisée est dite « idéale ». Si l'on est en présence d'un jeu plus important, certains degrés de liaison disparaissent. Cela revient à considérer que les pièces flottent dans cet espace rendu disponible par le jeu. Si l'on veut modéliser correctement le comportement du système, il faut alors utiliser une autre liaison idéale que celle obtenue par l'analyse initiale. En particulier, pour avoir des machines performantes, il faut s'assurer que le mécanisme est conçu pour assurer aux pièces des positions exploitant ces jeux (alignements corrects). Ainsi, une liaison obtenue par emboîtement, sans jeu, deux cylindres complémentaires parfaits, constitue une liaison pivot glissant ; on parle de « centrage long ». Si on ajoute un jeu radial à cet ajustement, et qu'on diminue la longueur de portée, alors les deux cylindres peuvent se déplacer latéralement (mais cela reste imperceptible) et obliquer par rapport à la direction de l'axe. La liaison idéale qu'il faut utiliser pour modéliser l'assemblage est alors la liaison linéaire annulaire, et l'on parle de « centrage court ».
Géométrie du treuil
Géométrie d'un treuil, pour calculer le couple. En mécanique, un couple est l'effort en rotation appliqué à un axe. Il est ainsi nommé en raison de la façon caractéristique dont on obtient ce type d'action : un bras qui tire, un bras qui pousse, les deux forces étant égales et opposées. Lorsque le couple ne s'exerce pas rigoureusement dans l'axe, il se produit une rotation de cet axe (précession).
Grues sur un chantier de construction
Exemple de grues de chantiers de construction. Chaque grue a une charte qui définit clairement sa capacité de levage en rapport avec le rayon et l'angle de la flèche. En France, c'est l'AFNOR qui définit clairement les normes spécifiques au métier de grutier afin d'accroître la sécurité des travailleurs. Le grutier est la personne responsable de la grue. Il est celui qui a le dernier mot quant aux manœuvres de celle-ci. Il a comme tâche de définir des plans de levage, de veiller à la sécurité des opérations et doit être méticuleux et observateur. Les flèches des grues de chantier n’ont généralement qu’un seul degré de liberté, mais la charge est suspendue à un chariot mobile le long de leur flèche, dont la position doit rester toujours proche de l'horizontale. Une grue peut être commandée depuis une cabine, ou par l’intermédiaire d'une radiocommande portée par un homme sur le terrain, qui peut diriger rapidement et précisément le mouvement de la charge.
Jeu de domino
Photographie d'un jeu de domino : mécanisme = pose ; nombre de joueurs = 2 à 4 ; âge = à partir de 6 ans ; durée annoncée = environ 10 minutes ; habileté physique : Non ; réflexion, décision : Oui ; générateur de hasard : Oui. Le jeu consiste à créer une chaine en posant à l'une des extrémités un domino dont l'une des parties a le même nombre de points.
Photographie, Musique, Instruments de musique, Tambours (famille d'instruments), Instruments à percussion, Terres cuites, Tambour (membranophones), Instruments de musique -- Inde, Khol
Khol bengali
C'est une version originale de l'est de l’Inde. Il est long comme un mridangam, mais ses faces sont disproportionnées : l'une à droite, est minuscule (7 cm) et l'autre à gauche, est énorme (30 cm). L'instrument est en terre cuite, et donc très fragile, mais très léger, et très sonore. Si on retrouve la pastille noire à droite, elle n'émet en revanche aucun "buzz" et ne subit pas les frappes claquées si caractéristiques. En revanche, on n'applique aucune pâte à gauche. En effet, il s'y trouve une pastille noire (ou brune) permanente, mais elle peut être aussi placée à l'intérieur de la peau ! De ce fait s'offre une nouvelle possibilité de jeu, similaire à celle du baya (tambour basse) du tablâ : on peut utiliser des glissandos du poignet sur la peau et en variant la pression, obtenir un son plus ou moins long du genre "woop". Le nombre de lanières reliant les deux peaux est beaucoup plus important, afin de protéger la caisse de résonance. On n'accorde pas cet instrument à l'aide d'une action mécanique (coup), mais à l'aide d'une réaction physique : on chauffe l'instrument pour monter l'accord. Le khol accompagne les bhajans et les kirtans, les chants religieux dérivés du dhrupad. Il se joue souvent debout et son apprentissage est plus empirique que scientifique. Il est aussi utilisé par les musiciens errants, les bauls. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Mridang#Le_khol_bengali
Liaison ponctuelle 3D vectorielle
Schéma d'une liaison ponctuelle sphère/plan dans l'espace : la liaison ponctuelle décrit un contact entre deux solides qui se réduit à un point. Par obstacle, ce contact interdit le rapprochement des deux corps, et autorise la transmission d'une force dans la direction normale (perpendiculaire) au plan tangent commun aux deux surfaces en contact. On définit ainsi son seul degré de liaison. C’est la liaison génératrice de toutes les autres, puisqu’une liaison peut toujours être décrite par plusieurs liaisons ponctuelles, qu'il s'agisse d'un ensemble discret ou continu de points.
Machine d'Atwood
Machine d'Atwood : La chute libre est difficile à étudier quantitativement, car les temps de parcours sont très courts. Atwood proposa « sa » machine pour diminuer l'accélération des masses. Sur une poulie, un fil relie deux masses m_1 et m_2 (m_1 < m_2). Si les masses sont égales et le système immobile il restera ainsi en équilibre. Si l'une des masses est plus grande (m_2 > m_1, par exemple), son poids entraîne le mouvement, mais on conçoit que la masse m_1 ralentit la chute de m_2 .
Mécanisme intérieur d'une montre mécanique
Mécanisme intérieur d'une montre mécanique par Otto Lueger (1843-1911), ingénieur allemand, auteur de "Lexikon der gesamten Technik", 1904. Le mouvement désigne l'ensemble des mécanismes qui servent à indiquer les unités de temps : heures, minutes, secondes, date, jour, phase de la lune et autres. L'ébauche : la platine, les pierres d'horlogerie ou rubis, les disques de quantième ou portant d'autres indications supplémentaires suivant la complication du mouvement, les ponts, les roues, les pignons, le remontoir, le système de remontage automatique avec la masse oscillante, aussi appelée rotor, le lubrifiant ; le ressort de barillet ; l’échappement ; l'organe régulateur : le balancier, le ressort spiral, le système antichoc ; le tourbillon. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Montre_m%C3%A9canique.
Parties fonctionnelles d'une machine automatisée
Un mécanisme est un ensemble de pièces dont au moins une est mobile par rapport aux autres. Le but d'un mécanisme est de réaliser un mouvement tout en effectuant un effort, soit essentiellement : saisir un objet et le déplacer ou déformer de la matière (fabrication, marquage). Le mécanisme agit sur un objet, éventuellement sur une personne ou un animal (par exemple dans le cas d'un véhicule, d'un ascenseur). Un tel système comporte : A) une partie commande (PC) : 1) pupitre de commande et de contrôle : c'est l'interface avec l'utilisateur, il comprend des moyens d'action (manivelles, manettes, pédales, boutons, volants, …) et de contrôle (voyants, cadrans) ; il peut s'agir d'un ordinateur. 2) automate : tout ou partie des opérations peut s'effectuer sans l'intervention d'une personne, 3) sécurités : évite l'accident ; B) une partie opérative (PO) : 1) effecteurs : ce sont les pièces qui agissent sur l'objet, 2) guidage : ce sont les pièces qui assurent que l'effecteur suit bien le mouvement prévu, comme les rails (déplacement en translation), les charnières (pivotement), … 3) actionneurs : ce sont les pièces qui provoquent le mouvement : moteurs, vérins, … 4) capteurs : ce sont les pièces qui renseignement la partie commande et permettent la régulation : détecteurs de position, de mouvement, thermomètre, … Source : http://fr.wikiversity.org/wiki/M%C3%A9canique_pour_l%27enseignement_technique_industriel/Notions_de_m%C3%A9canisme_et_de_structure.
Photographie, Physiciens, Prix Nobel de physique, Danois, Écrivains danois, Photographies en noir et blanc, Prix Nobel -- Lauréats, Mécanique quantique, Niels Bohr (1885-1962)
Portrait du savant danois Niels Bohr en 1935
Portrait de Niels Bohr dans son bureau en 1935. Niels Henrik David Bohr (1885-1962) est un physicien danois lauréat du prix Nobel de physique en 1922, connu pour son apport à l'édification de la mécanique quantique. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr
Poulie
Une poulie est une machine simple, c'est-à-dire un dispositif mécanique élémentaire. Elle est constituée d'une pièce en forme de roue servant à la transmission du mouvement. La poulie est utilisée avec une courroie, une corde, une chaîne ou un câble, la forme de la jante étant adaptée aux cas d'utilisation.
Poulie de tyrolienne
Poulie d'une tyrolienne : résultante des forces de traction du câble sur la poulie.
Photographie, Physique, Presses mécaniques, Emboutissage, Équipement électroménager, Matrices (travail des métaux), Poinçons d'étains, Tôle, Travail de la
Presse à emboutir
Presse à emboutir (en gris) pour fabriquer des baignoires (en bleu). L’emboutissage est une technique de fabrication permettant d’obtenir, à partir d’une feuille de tôle plane et mince, un objet dont la forme n’est pas développable. La température de déformation se situe entre le tiers et la moitié de la température de fusion du matériau. L’emboutissage est un procédé de fabrication très utilisé dans l’industrie automobile, dans l’électroménager, etc. L’emboutissage se pratique à l’aide de presses à emboutir de forte puissance munies d’outillages spéciaux qui comportent, dans le principe, trois pièces : 1) une matrice, en creux, épouse la forme extérieure de la pièce ; 2) un poinçon, en relief, épouse sa forme intérieure en réservant l’épaisseur de la tôle ; 3) un serre-flan entoure le poinçon, s’applique contre le pourtour de la matrice et sert à coincer la tôle pendant l’application du poinçon.
Puits de potentiel pour le pendule simple
Le calcul de l'énergie potentielle puis l'utilisation de l'expression de l'énergie mécanique peut permettre la détermination de l'équation du mouvement du système. Cette méthode est souvent plus judicieuse que l'utilisation du principe fondamental de la dynamique. Méthode énergétique pour la résolution du mouvement du pendule simple : Le système est en équilibre quand son énergie potentielle admet des minimums et des maximums locaux. On peut alors différencier les positions d'équilibre stables et instables selon que l'énergie potentielle est (respectivement) minimale ou maximale. On peut aussi soulever la notion de puits d'énergie potentielle lorsque le graphe de l'énergie potentielle en fonction du paramètre décrivant le mouvement admet un puits. Si le système n'a pas assez d'énergie mécanique pour sortir du puits, il est contraint à rester entre deux positions et peut éventuellement osciller.
Quatre systèmes de poulies
Quatre systèmes de poulies : quand on utilise des systèmes de plusieurs poulies qui travaillent ensemble, on dit qu'on a une configuration de poulies composées.
Relativité restreinte, choc élastique
Collision élastique entre deux particules de même masse. Dans un accélérateur de particules il arrive qu'une particule de très haute énergie heurte une particule au repos et communique à cette dernière une partie de son énergie cinétique. Si les seuls échanges d'énergie concernent précisément cette énergie cinétique (conservation de la quantité de mouvement du système), on dit que le choc est élastique. Les formules traduisant la conservation du quadrivecteur du système formé par ces deux particules permet d'analyser la collision. En mécanique newtonienne la direction des deux particules après un choc forme un angle droit. Ce qui n'est pas le cas dans le cas des chocs entre particules relativistes où leurs directions forment un angle aigu. Ce phénomène est parfaitement visible sur les enregistrements de collisions effectués dans des chambres à bulles. Considérons un électron de masse m et d'énergie très élevée frappant un autre électron intialement au repos. Les vecteurs impulsions des deux particules sont tracés sur la figure ci-contre. Avant le choc l'impulsion de l'électron incident est vec{p}. Après le choc, les impulsions des deux électrons sont vec{p}_1 et vec{p}_2.
Relativité restreinte, gerbe de rayons cosmiques
"Gerbe de rayons cosmiques", traduction de "Extended Air Shower": cascade de particules atmosphériques déclenchée par un proton incident. On détecte en astronomie des particules porteuses d'une énergie colossale : les rayons cosmiques. Bien que leur mécanisme de production demeure encore mystérieux, on peut mesurer leur énergie. Les nombres considérables que l'on obtient montrent que leur analyse exige l'emploi des formules de la relativité restreinte. Les rayons cosmiques fournissent donc une illustration idéale de la théorie d'Einstein. On détecte des particules jusqu'à des énergies invraisemblables de l'ordre de 1020 électron-volts, soit cent millions de TeV. Supposons donc qu'un rayon cosmique soit un proton de 1020 eV. Quelle est la vitesse de cette particule ? la vitesse du proton considéré est quasiment égale à la vitesse de la lumière. Elle n'en diffère que par moins de 10-22 (mais ne peut en aucun cas l'égaler). Voyons ce que ces chiffres impliquent pour les facteurs relativistes existant entre le référentiel propre de la particule et le référentiel terrestre. Notre propre Galaxie, de diamètre environ cent mille années-lumière est traversée par la lumière en cent mille ans. Par conséquent pour un observateur terrestre le proton traverse cette Galaxie dans le même temps. L'extraordinaire c'est que dans le référentiel du proton relativiste, le temps correspondant est 1011 fois plus faible, et vaut donc 30 secondes (une année fait 3×107 secondes) ! Notre proton ultra-relativiste et ultra-énergétique traverse notre Galaxie en 30 secondes de son temps propre mais en 100 000 ans de notre temps terrestre. Lorsque ce rayon cosmique heurte un atome d'oxygène ou d'azote de l'atmosphère terrestre à une altitude de l'ordre de 20 à 50 kilomètres au-dessus du sol, une gerbe de particules élémentaires se déclenche contenant en particulier des muons. Une partie d'entre eux se dirigent vers le sol avec une vitesse pratiquement égale à celle de la lumière, de 300 000 kilomètres par seconde dans le référentiel terrestre. Ces particules traversent donc les quelque 30 kilomètres d'atmosphère en 10-4 seconde (ou 100 microsecondes).
Dessins et plans, Mécanique, Physique, Voûtes, Efforts (mécanique), Structures (mécanique) -- Conception et construction, Constructions -- Dynamique, Théorie des structures
Répartition des efforts sur une structure
Transmission des efforts par une structure : effort primaire en rouge, effort réparti en bleu ; de gauche à droite : 1) treillis, charge nodale ; 2) voûte parabolique (nubienne), charge répartie ; 3) voûte en berceau, charge répartie ; 4) palée, portique, charge répartie. Source : http://fr.wikiversity.org/wiki/M%C3%A9canique_pour_l%27enseignement_technique_industriel/Notions_de_m%C3%A9canisme_et_de_structure. La vue de détail montre la transmission des efforts de pierre en pierre, ou de brique en brique, pour une voûte arquée.
Dessins et plans, Mécanique, Physique, Efforts (mécanique), Poutres, Contraintes (mécanique), Résistance des matériaux, Fuites (résistance des matériaux)
Résistance des matériaux
Démarche générale en résistance des matériaux (dans le sens anti-horaire) : actions extérieures (forces, couples) ↔ efforts de cohésion (effort de normal, effort tranchant, moment fléchissant, moment de torsion) ↔ tenseur des contraintes σij ↔ tenseur de déformation εij ↔ champ de déplacementui(xi). Les relations sont (en bleu, dans le sens anti-horaire) : principe de la coupure, principe d'équivalence, loi de Hooke généralisée, dérivation/intégration. Pour étudier les poutres, on met en relation 1) les efforts de cohésion avec les efforts extérieurs, grâce au principe de la coupure ; 2) les efforts de cohésion avec le tenseur des contraintes, grâce au principe d'équivalence ; 3) le tenseur des contraintes avec le tenseur des déformations, grâce à la loi de Hooke généralisée ; 4) et la forme finale de la poutre, c'est-à-dire le champ des déplacements, avec le champ de tenseur des déformations. Le modèle de poutre permet de passer des efforts de cohésion au tenseur des contraintes ; il permet d'appliquer le principe d'équivalence. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_poutres.
Dessins et plans, Physique, Génie mécanique, Ressorts et suspension, Ressorts, Technique ferroviaire, Transports ferroviaires -- Appareils et matériel
Ressort à anneaux d'acier
Ressort à anneaux d'acier, modèle utilisé dans les appareils ferroviaires. On réalise des systèmes élastiques à hauteur variable en empilant des bagues coniques. De tels systèmes, soumis à une charge axiale, diminuent de longueur en raison de la dilatation des bagues extérieures et de la contraction des bagues intérieures. Les anneaux intérieurs « mâles » pénètrent dans les anneaux extérieurs « femelles ».
Ressort à lame de feuillard
Ressort à lame de feuillard : de nombreux ressorts sont réalisés à partir de feuillard dit « tôle bleue » découpé et mis en forme à la demande.
Ressort conique
Ressort conique. Les ressorts coniques sont enroulés à pas constant (sur le ressort à l'état libre, on s'élève d'une même quantité à chaque tour) ou à pente constante (les spires sont de plus en plus serrées au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'extrémité de petit diamètre).
Ressort conique
Ressort conique : Les ressorts coniques sont enroulés à pas constant (sur le ressort à l'état libre, on s'élève d'une même quantité à chaque tour) ou à pente constante (les spires sont de plus en plus serrées au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'extrémité de petit diamètre) ; dans le premier cas, on peut obtenir une raideur de plus en plus forte au fur et à mesure de la compression (les spires de plus fort diamètre sont les plus souples et se compriment « à bloc » les premières) ou un encombrement minimal une fois la compression réalisée ; dans le second cas, on minimise la variation de raideur, les spires s'écrasent de façon à peu près simultanée mais une fois complètement aplati, le fil prend l'aspect d'une spirale de plus en plus lâche au fur et à mesure que l'on s'éloigne du centre.
Ressort en double volute
Ressort en double volute : pour les ressorts en volute on n'utilise plus du fil mais des bandes de tôle spéciale découpées selon divers profils. Si l'on souhaite que la raideur reste constante, alors il faut faire en sorte que la section aille en augmentant de l'intérieur vers l'extérieur. Il est également possible de réaliser des ressorts en double volute. Outre leurs caractéristiques mécaniques un peu spéciales, les ressorts en volute ont la particularité de présenter une structure fermée, limitant les risques de blocage par des corps étrangers. Le ressort en double volute, par exemple, est très souvent utilisé pour écarter les deux branches des sécateurs. Les jardiniers n'aiment pas beaucoup les sécateurs munis de ressorts hélicoïdaux ordinaires, car les brindilles s'y coincent facilement. Ce type de ressort est également appelé ressort Comtois.
Dessins et plans, Fil, Physique, Génie mécanique, Ressorts et suspension, Ressorts, Fil métallique, Produits en fil métallique
Ressort en fil métallique
Ressort en fil métallique : Il existe d'innombrables pièces élastiques jouant le rôle de ressorts dans beaucoup de mécanismes, avec des caractéristiques spécifiques et donc en dehors de la production standardisée, comme par exemple cette pièce en fil métallique.