La dynamique est constituée de la cinétique et de la cinématique. En pratique, la distinction entre la cinétique et la cinématique est la manière dont elles considèrent une même machine ou un même composant. Les exercices de cinématique considèrent uniquement la géométrie du mouvement. La cinétique prend également en considération l’origine du mouvement.
L’objectif de la dynamique est de calculer la sollicitation et la charge de composants et systèmes afin de pouvoir les dimensionner.
Mécanique appliquée
Cinématique et cinétique
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Des modèles cinématiques sont utilisés pour permettre la présentation claire et l’étude de différents mouvements.
Transformation d’un mouvement rotatif en un mouvement oscillatoire
Contenu didactique/essais
- mécanisme bielle-manivelle avec cylindre fixe et pivotant
Transformation d'un mouvement rotatif régulier en un mouvement de translation purement harmonique
Contenu didactique/essais
- transformation d’un mouvement rotatif uniforme en mouvement de translation purement harmonique
- influence de la longueur de la manivelle et de l’angle d’entrée sur la course de sortie
- enregistrement de la fonction de transmission d’un mécanisme à coulisse
Transformation d’un mouvement rotatif en un mouvement oscillatoire
Contenu didactique/essais
- étude des rapports mécaniques sur un quadrilatère articulé
- étude du principe du mécanisme à 4 barres, de la bielle double et de la double manivelle
- vérification de la condition de Grashof par la variation du rayon de la manivelle, du rayon du bras oscillant et de la longueur de la bielle
Mouvement de translation irrégulier avec avancée lente et recul rapide
Contenu didactique/essais
- étude d’un mécanisme à coulisse rotatif
- influence de la longueur de la manivelle et de l’angle d’entrée sur la course de sortie
- enregistrement de la fonction de transmission d’un mécanisme à coulisse rotatif
Phénomène de l'erreur de cardan aux joints à rotule et comment l'éviter
Contenu didactique/essais
- représentation de la transmission irrégulière d’un joint de Cardan
- détermination de l’erreur de cardan
- influence de la disposition des joints de Cardan et de l’angle de flexion sur l’erreur de cardan
Détermination de l'angle d'avance d'un trapèze de direction: influence de la longueur de la barre d'accouplement
Contenu didactique/essais
- vérification de la théorie d’Ackermann
- calcul de la position des roues
- détermination de la divergence en virage et de l’erreur de direction
Etude de rapports de transmission sur des trains d’engrenages
Contenu didactique/essais
- étude d’engrenages droits à un ou plusieurs étages
- étude d’engrenages planétaires
- détermination du rapport de transmission
La cinétique étudie les mouvements sous l’influence de forces. L’origine du mouvement fait également partie de l’observation.
Détermination des moments d'inertie selon la disposition des masses et les différents corps
Contenu didactique/essais
- étude de l’inertie de corps rigides en rotation
- détermination des moments d’inertie de masse de différents corps de forme régulière
- étude du moment d’inertie de masse en fonction du rayon
Détermination des inerties dans le mouvement de rotation par les méthodes du déroulement et du pendule
Contenu didactique/essais
- démonstration de la loi de la chute des corps sur un plan incliné
- influence de la masse d’un corps sur son accélération
- détermination des moments d’inertie de masse par l’essai de roulement et l’essai pendulaire
- théorème de Steiner
Évaluation expérimentale du moment d'inertie de masse
Contenu didactique/essais
- détermination expérimentale du moment d’inertie de masse
- principe fondamental de la dynamique du mouvement de rotation
Analyse de la dynamique d'un engrenage droit à un, deux ou trois étages avec des moments d'inertie répartis
Contenu didactique/essais
- détermination de l’accélération angulaire sur des engrenages
- détermination du moment d’inertie de la masse de l’engrenage
- détermination du frottement
- détermination du degré d’efficacité des engrenages
Analyse de la dynamique d'un engrenage à 2 étages avec 3 pignons satellite; réglage possible de 4 rapports de transmissions
Contenu didactique/essais
- détermination du rapport de transmission avec engrenage bloqué
- détermination des forces transmises avec engrenage bloqué
- accélération de l’engrenage avec couple d’entraînement constant
- influence du rapport de transmission
- détermination du moment d’inertie de la masse réduit
….
Appareils d’essai pour l’analyse des lois générales sur le comportement de masses en rotation.
Principes caractéristiques des masses en rotation
Contenu didactique/essais
- étude de la force centrifuge en fonction
- de la vitesse de rotation
- de la taille de la masse en rotation
- du rayon de rotation
Forces apparentes dans un système de référence en rotation
Contenu didactique/essais
- force d’inertie ou force apparente
- superposition d’un mouvement de rotation sur un mouvement translationnel
- visualisation de l’influence de la force de Coriolis
Vérification expérimentale des principes du gyroscope
Contenu didactique/essais
- vérification expérimentale des lois du gyroscope
- découverte des trois axes du gyroscope
- calcul des moments gyroscopiques
- étude de l’effet de la précession
Caractéristiques et courbes de réglage des différents régulateurs centrifuges
Contenu didactique/essais
- cinétique et cinématique des systèmes centrifuges suivants
- régulateur Porter
- régulateur Proell
- régulateur Hartnell
- ajustage des régulateurs centrifuges
….
Les phénomènes de modification périodique d’une grandeur physique en fonction du temps sont désignés par le terme de vibrations. Ils s’accompagnent de la transformation de différentes formes d’énergies.
Lors de vibrations mécaniques, de l’énergie potentielle est périodiquement transformée en énergie cinétique et inversement.
Vibrations
Comparaison entre pendule physique et mathématique
Contenu didactique/essais
- durée d’oscillation du pendule à fil et du pendule à tige
- détermination du centre de gravité du corps sur le pendule à tige
- longueur de pendule réduite et centre d’inertie du pendule à tige
Détermination des moments d'inertie de masse de différents corps par le test du pendule rotatif
Contenu didactique/essais
- influence de la longueur des fils sur la durée des oscillations
- détermination du moment d’inertie de masse
La durée des vibrations dépend de la longueur, du diamètre du fil de torsion et de la masse de torsion
Contenu didactique/essais
- détermination de la durée des vibrations en fonction
- de la longueur de la barre de torsion
- du diamètre de la barre de torsion
- de la masse en rotation et de sa forme
Influence de la rigidité du ressort, de la masse et de sa répartition sur la fréquence des vibrations oscillatoires
Contenu didactique/essais
- détermination de la rigidité d’un ressort spiral
- détermination de la fréquence propre d’un système masse-ressort
- étude de l’influence de la masse et de la distribution de la masse
Expériences portant sur amortissement, résonance et effets d’absorption sur des vibrations forcées
Contenu didactique/essais
- essais avec des pendules
- pendule de Kater (réversible)
- longueur de pendule réduite
- système masse-ressort
- poutre oscillante
….
Mesure et représentation de courbe déphasage-fréquence
Contenu didactique/essais
- essais supportés sur le système TM 150
- vibration propre d’une poutre oscillante
- vibration amortie d’une poutre oscillante
- vibration forcée d’une poutre oscillante (résonance amortie et non amortie)
- mesures de la fréquence et des périodes
….
Influence de la masse, de la rigidité en torsion et de l’amortissement sur le comportement d’un oscillateur de torsion. Enregistrer les vibrations sur le traceur du TM 150/TM 155.
Contenu didactique/essais
- fréquence propre d’un oscillateur de torsion
- influence de la rigidité en torsion, de la masse et de l’amortissement
Poutre élastique en flexion avec masse coulissante; méthode par approximation selon Rayleigh
Contenu didactique/essais
- vibration libre d’une poutre en flexion verticale et horizontale
- détermination des fréquences propres selon Rayleigh
- influence de la longueur de serrage et de la masse sur la fréquence propre
