TABLE DES MATIÈRES
DYNAMIQUE DES SYSTÈMES.
CHAPITRE XVII.
Moments d'inertie.
313. Géométrie des masses
1
I. - DÉFINITIONS ET EXEMPLES.
314. Définitions des moments d'inertie
2
315. Systèmes continus
3
316. Exemples. Sphère homogène
3
Ellipsoïde homogène
4
Solide de révolution
5
II. - THÉORÈMES GÉNÉRAUX.
317. Variation de moment d'inertie d'un système par rapport à un axe se déplaçant parallèlement à lui-même
7
318. Variation du moment d'inertie par rapport à des axes passant par un même point. Ellipsoïde d'inertie
8
319. Conditions pour que l'axe O z soit principal pour le point O
10
Théorème
11
320. Remarque
11
321. Problème de Binet
12
322. Lieu des points O' tels que le moment d'inertie par rapport à l'un des axes principaux relatifs à O' ait une valeur donnée M p2
14
323. Détermination expérimentale des moments d'inertie
14
Exercices sur le Chapitre XVII
14
CHAPITRE XVIII.
Théorèmes généraux sur le mouvement des systèmes.
Les sept équations universelles du mouvement.
324. Indication de la méthode
18
I. - THÉORÈMES DE PROJECTIONS ET DES MOMENTS DES QUANTITÉS
DE MOUVEMENT.
325. Forces intérieures et forces extérieures
18
326. Démonstration du théorème des projections des quantités de mouvement
19
327. Exemples
21
1° Pas de forces extérieures
22
2° Système pesant dans le vide
22
3° Attraction proportionnelle à la distance
22
Remarque
22
4° Marche
22
5° Recul des armes à feu
22
6° Exercice
23
328. Démonstration du théorème des moments des quantités de mouvement ou moments cinétiques
23
329. Théorème des aires
24
330. Représentation géométrique des deux théorèmes
26
331. Cas particuliers où le moment résultant des forces extérieures est nul par rapport au point O. Plan du maximum des aires
28
332. Somme des moments des quantités de mouvement des points d'un corps solide tournant autour d'un axe par rapport à cet axe
28
333. Exemples
29
334. Mouvement relatif par rapport à un système d'axes animé d'un mouvement de translation rectiligne et uniforme
33
335. Cas général où les théorèmes des projections et des moments des quantités de mouvement donnent une intégrale première
34
II. - THÉORÈME DES FORCES VIVES.
336. Démonstration
35
337. Remarque sur les corps solides
37
338. Cas dans lequel l'action mutuelle de deux points du système est fonction de leur seule distance
37
339. Cas où le théorème des forces vives donne une intégrale première
37
340. Homogénéité
38
341. Exemple
38
342. Distinction des forces en forces données et forces de liaison
39
343. Cas particulier important où les travaux des forces de liaison sont nuls
40
344. Application. Chaîne homogène pesante glissant sans frottement sur une courbe fixe
41
Calcul de la tension
45
345. Application au mouvement d'une vis mobile sans frottement dans un écrou fixe
45
Application au problème des trois corps
47
346. Résumé: les sept équations universelles
48
III. - THÉORÈMES DE CINÉMATIQUE POUR LE CALCUL DES MOMENTS
DES QUANTITÉS DE MOUVEMENT ET DE LA FORCE VIVE.
347. Définition du mouvement relatif d'un système autour de son centre de gravité
49
348. Calcul de la somme des moments des quantités de mouvement par rapport à un axe fixe
49
349. Simplification du calcul de la force vive
51
IV. - THÉORÈMES DES MOMENTS ET DES FORCES VIVES DANS LE MOUVEMENT
RELATIF AUTOUR DU CENTRE DE GRAVITÉ.
350. Théorème des moments des quantités de mouvement dans le mouvement relatif autour du centre de gravité
52
Interprétation géométrique
54
Applications
54
1° Théorème des aires
54
2° Le moment résultant des forces extérieures par rapport au point G est nul
54
3° Application au système solaire. Plan invariable de Laplace
55
4° Mouvement d'une barre pesante dans le vide
57
5° Système pesant déformable
57
351. Théorème des forces vives dans le mouvement relatif autour du centre de gravité
58
352. Nombre maximum des équations générales indépendantes
60
353. Portion quelconque d'un système
61
354. Exemple I. Système pesant dans le vide
61
Exemple II
61
Exemple III
63
V. - ÉNERGIE.
355. Système conservatif
66
356. Énergie potentielle. Signification mécanique
67
357. Conservation de l'énergie
68
Remarque
69
358. Signification mécanique de l'énergie totale
69
Exemples
72
1° Points matériels s'attirant proportionnellement à la distance
72
2° Pendule
73
3° Oscillation d'une lame élastique
73
4° Horloge
74
Un système sur lequel agissent des forces intérieures dépendant seulement des positions des points est nécessairement conservatif
74
Des frottements et des résistances
75
Exercices sur le Chapitre XVIII
77
CHAPITRE XIX.
Dynamique du corps solide. Mouvements parallèles à un plan.
I. - MOUVEMENT D'UN CORPS SOLIDE AUTOUR D'UN AXE FIXE.
359. Équation du mouvement
81
360. Réactions de l'axe
83
Cas particulier
84
361. Axes permanents et axes spontanés de rotation
86
Remarque
87
362. Pendule composé
88
Théorème de Huygens
90
Réactions de l'axe
91
363. Étude de la variation de la longueur du pendule simple synchrone quand on déplace l'axe de la suspension dans un corps
93
364. Machine d'Atwood
94
II. - MOUVEMENT D'UN SOLIDE PARALLÈLEMENT A UN PLAN FIXE.
365. Généralités
96
Remarque
98
366. Exemple I
99
Exemple II. Mouvement d'un cercle homogène pesant, assujetti à rester dans un plan vertical et à rouler sans glissement sur une droite de ce plan
100
Exemple III. Mouvement d'un double cône paraissant remonter, quoique descendant, sur un plan incliné
102
Exemple IV. Pendule elliptique
105
Exemple V. Problème
108
III. - FROTTEMENT DE GLISSEMENT ET RÉSISTANCE DE MILIEU.
367. Généralités
110
368. Frottement de glissement
112
369. Discontinuités possibles dans les équations du mouvement
113
370. Exemple I
115
371. Exemple II. Mouvement avec frottement d'un cerceau vertical sur une droite horizontale
116
Exemple III
119
372. Frottement des tourillons sur les coussinets
122
373. Modérateur à ailettes
123
374. Arc-boutement
125
375. Sur les difficultés qui se présentent dans l'application des lois empiriques du frottement ordinairement admises. Recherches de M. Painlevé
126
IV. - FROTTEMENT DE ROULEMENT.
376. Généralités
130
377. Roulement
131
378. Exemple I. Roulement d'un cylindre circulaire homogène pesant sur un plan horizontal
132
Exemple II. Emploi des rouleaux pour transporter les matériaux sur un sol horizontal
134
379. Sur la tendance des systèmes matériels à échapper au frottement
135
Exercices sur le Chapitre XIX
138
CHAPITRE XX.
Mouvement d'un solide autour d'un point fixe.
380. Historique
149
I. - ÉQUATIONS GÉNÉRALES.
381. Préliminaires géométriques. Angles d'Euler
150
Formules d'Olinde Rodrigues
152
382. Préliminaires cinématiques. Rotation instantanée du trièdre mobile
153
Remarque
156
Problème inverse
155
383. Corps solide mobile autour d'un point fixe. Emploi d'un trièdre invariablement lié au corps
156
Force vive du corps
156
Moments des quantités de mouvement. Moment résultant
157
Équations du mouvement
158
384. Équations d'Euler
159
385. Réaction du point fixe
160
386. Emploi d'axes mobiles dans le corps
161
II. - PREMIÈRE APPLICATION DES ÉQUATIONS D'EULER AU CAS OU LES FORCES
EXTÉRIEURES ONT UNE RÉSULTANTE UNIQUE PASSANT PAR LE POINT FIXE.
387. Intégrales premières
164
388. Étude du mouvement: intégration par les fonctions elliptiques
166
389. Cas particuliers
171
390. Cas où l'ellipsoïde d'inertie est de révolution
173
391. Indications sommaires sur le calcul des neuf cosinus en fonction du temps
175
392. Représentation géométrique du mouvement d'après Poinsot
178
Théorèmes I, II, III
179
Polhodie
182
Herpolhodie
184
Cas particuliers
185
Stabilité de la rotation autour des axes principaux
186
393. Équation de l'herpolhodie
188
Herpolhodographe de Darboux et Koenigs
192
Recherches d'Halphen et de Greenhill
195
Théorème de Sylvester
195
III. - MOUVEMENT D'UN SOLIDE PESANT AUTOUR D'UN POINT FIXE.
394. Intégrales fournies par les théorèmes généraux
195
1° Intégrale des forces vives
196
2° Intégrale des aires
196
395. Cas de Lagrange et de Poisson
197
396. Cas particulier
203
Toupie dormante
206
397. Intégration par les fonctions elliptiques
207
Cas de réduction aux intégrales pseudo-elliptiques, d'après Greenhill
208
398. Représentation cinématique du mouvement
208
399. Cas d'intégrabilité de Mme Kowalewski
209
IV. - AUTRES PROBLÈMES; EMPLOI D'AXES MOBILES DANS LE CORPS ET DANS L'ESPACE.
FROTTEMENT ET RÉSISTANCE DE MILIEU.
400. Exemple de l'emploi d'axes mobiles dans le corps et dans l'espace
212
401. Sur quelques propriétés des solides de révolution en rotation rapide
215
402. Frottement
219
Remarque
223
403. Résistance de milieu
223
Exercices sur le Chapitre XX
225
CHAPITRE XXI.
Corps solide libre.
I. - GÉNÉRALITÉS.
404. Équations du mouvement
235
Exemples simples
237
1° Solide pesant dans le vide
237
2° Corps solide dont les éléments sont attirés par un centre fixe O proportionnellement à la distance
237
3° Planète supposée formée de couches sphériques concentriques et homogènes
237
405. Mouvement d'un ensemble de solides
237
II. - CORPS PESANT EN CONTACT AVEC UN PLAN HORIZONTAL.
406. Historique
238
407. Corps homogène pesant de révolution glissant sans frottement sur un plan horizontal fixe
238
1° La projection horizontale du centre de gravité G est fixe
241
Courbe décrite sur le plan par le point de contact
242
2° Cas général
243
Exemples:
1° Toupie
243
2° Pièce de monnaie
243
3° Le corps touche le plan par un tore
244
4° Remarque de Puiseux
244
5° Théorie du pied équilibriste ou gyroscope de Gervat
244
408. Remarque de Thomson
246
409. Corps pesant touchant par une surface cylindrique, un plan horizontal poli
247
Remarque
249
410. Mouvement avec frottement d'une sphère homogène pesante sur un plan horizontal (bille de billard)
249
411. Cerceau
253
412. Coordonnées d'un corps solide, d'après M. Study
258
Exercices sur le Chapitre XXI
259
CHAPITRE XXII.
Mouvement relatif.
I. - THÉORÈMES GÉNÉRAUX.
413. Équations du mouvement relatif d'un point
267
414. Force vive relative
269
415. Équilibre relatif
270
Application
272
Remarque
272
416. Mouvement relatif par rapport à des axes animés d'un mouvement de translation
273
Exemple. Mouvement d'une planète autour du Soleil
273
417. Exercice. Mouvement relatif d'un point pesant assujetti à rester sur un plan incliné P parfaitement poli qui tourne avec une vitesse angulaire constante w autour d'une verticale
274
II. - MOUVEMENT ET ÉQUILIBRE RELATIFS DES SYSTÈMES.
418. Généralités
275
419. Mouvement d'un système autour de son centre de gravité
275
420. Exemple de mouvement relatif
276
Équilibre relatif
278
421. Corps solide. Cas particulier dans lequel les forces centrifuges ont une résultante unique
279
422. Bicyclette
280
III. - ÉQUILIBRE ET MOUVEMENT RELATIFS A LA SURFACE DE LA TERRE.
423. Historique
285
424. Équilibre relatif à la surface de la Terre
286
425. Mouvement relatif à la surface de la Terre
289
426. Chute libre d'un point pesant
291
427. Pendule de Foucault
293
Cas particulier
294
Expérience de Foucault
295
Théorème de Chevilliet
296
428. Gyroscope
296
Exercices sur le Chapitre XXII
299
CHAPITRE XXIII.
Principe de d'Alembert.
I. - ÉQUATION GÉNÉRALE DE LA DYNAMIQUE.
429. Énoncé du principe
303
430. Étude particulière d'un système à liaisons
304
431. Équation générale de la Dynamique pour un système à liaisons sans frottement
305
432. Problème I
306
Problème II. Mouvement d'une chaîne homogène pesante sur une courbe fixe
307
433. Réduction des équations du mouvement au nombre minimum
308
434. Systèmes holonomes; coordonnées d'un système holonome
310
435. Méthode des multiplicateurs de Lagrange pour un système holonome
312
II. - THÉORÈME DÉDUITS DU PRINCIPE DE D'ALEMBERT.
436. Cas particulier du théorème des projections des quantités de mouvement
315
437. Cas particulier du théorème des moments
316
438. Cas particulier du théorème des forces vives
317
III. - APPLICATION DU PRINCIPE DE D'ALEMBERT AU CAS DU FROTTEMENT
DE GLISSEMENT.
439. Méthode
318
Exemple
318
Exercices sur le Chapitre XXIII
319
CHAPITRE XXIV.
Équations générales de la Dynamique analytique.
440. Objet du Chapitre
322
I. - SYSTÈMES HOLONOMES; ÉQUATIONS DE LAGRANGE.
441. Réduction des équations du mouvement au nombre minimum dans un système sans frottement
323
Remarque
327
442. Premier exemple. Problème
328
443. Équations d'Euler
329
444. Exemple de liaisons dépendant du temps
330
II. - APPLICATIONS DES ÉQUANTIONS DE LAGRANGE.
445. Intégrale des forces vives
331
446. Problème
332
447. Corps pesant de révolution glissant sans frottement sur un plan horizontal
335
448. Intégral de Painlevé analogue à celle des forces vives dans certains cas où les liaisons dépendent du temps
335
III. - PETITS MOUVEMENTS AUTOUR D'UNE POSITION D'ÉQUILIBRE STABLE.
449. Stabilité de l'équilibre
336
Limites des vitesses
338
Remarque I
339
Remarque II
339
450. Petits mouvements
340
1° Système à liaisons complètes
340
Exemple
342
Remarque
343
2° Systèmes à deux degrés de liberté
344
Cas particulier
347
Autre méthode
347
Application
348
Remarque
350
3° Cas général
350
Remarque
354
454. Petits mouvements troublés par une force perturbatrice périodique
354
IV. - OSCILLATIONS AUTOUR D'UN MOUVEMENT STABLE.
452. Méthode générale
357
453. Exemple
358
V. - APPLICATION DES ÉQUATIONS DE LAGRANGE AU MOUVEMENT RELATIF.
454. Première méthode indépendante de la théorie du mouvement relatif
360
455. Exemple
361
Remarque
363
456. Deuxième méthode tirée de la théorie du mouvement relatif
363
457. Méthode mixte de Gilbert
364
Calcul de T
366
458. Application au mouvement relatif d'un système pesant par rapport à la Terre en tenant compte du mouvement de la Terre
367
459. Exemple. Corps pesant de révolution suspendu par un point de son axe
370
460. Boussole gyroscopique de Foucault
372
461. Barogyroscope de Gilbert
373
VI. - SYSTÈMES NON HOLONOMES.
462. Forme des équations de liaison dans les systèmes non holonomes
377
Premier exemple
378
Deuxième exemple; cerceau
379
463. Emploi des équations de Lagrange combiné avec la méthode des multiplicateurs
380
464. Impossibilité d'appliquer directement les équations de Lagrange au nombre minimum des paramètres
382
Cas particuliers
384
Cas où l'équation de Lagrange s'applique à un des paramètres
385
465. Forme générale des équations de mouvement convenant à tous les systèmes holonomes et non holonomes
388
466. Exemples:
1° Mouvement d'un point en coordonnées polaires
392
2° Solide mobile autour d'un point fixe
393
467. Théorème analogue au théorème de Koenig. Application au cerceau
395
468. Les équations du mouvement obtenues en cherchant le minimum d'une fonction du second degré
399
469. Sur l'impossibilité de caractériser un système holonome par la seule fonction T
399
VII. - LIAISONS COMPORTANT UN ASSERVISSEMENT.
470. Asservissement
402
Étude générale des mécanismes comportant un asservissement
403
Principe de d'Alembert
406
Cas particuliers
407
Remarques
408
Équilibre des systèmes comportant un asservissement
409
Extension des équations de Lagrange
409
Équation de la force vive
410
Application
411
Extension des équations
412
Cas où les équations différentielles sont résolues partiellement
413
Cas de certains déplacements
415
Exercices sur le Chapitre XXIV
417
CHAPITRE XXV.
Équations canoniques. - Théorèmes de Jacobi et de Poisson. - Principes d'Hamilton, de la moindre action et de la moindre contrainte.
I. - ÉQUATIONS CANONIQUES.
471. Transformation de Poisson et d'Hamilton
425
Cas particulier où les liaisons sont indépendantes du temps
427
Cas où, les liaisons étant indépendantes du temps, il existe une fonction des forces; intégrale des forces vives
428
Remarque
428
La transformation de Poisson-Hamilton est toujours possible
429
II. - THÉORÈME DE JACOBI ET APPLICATIONS.
472. Théorème de Jacobi
429
473. Cas particulier où t ne figure pas dans les coefficients de l'équation de Jacobi
430
Remarque
431
474. Exemple
1° Application au mouvement d'une toupie sur un plan horizontal
432
2° Exemple dans lequel les liaisons dépendent du temps
435
475. Théorème de Liouville
437
476. Théorème de Staeckel
439
477. Application de la transformation de Legendre à l'équation de Jacobi
440
III. - THÉORÈME DE POISSON.
478. Généralités sur les équations différentielles
442
479. Conditions pour que f = C soit une intégrale première; parenthèses de Poisson
443
480. Identité de Poisson
445
481. Théorème de Poisson
447
482. Cas particulier où H ne contient pas t. Remarque sur l'intégrale des forces vives
448
483. Exemple
449
IV. - PRINCIPE D'HAMILTON. PRINCIPE DE LA MOINDRE ACTION.
484. Principe d'Hamilton
451
485. Équations de Lagrange déduites du principe d'Hamilton
453
Cas particulier où les composantes suivant les axes des forces appliquées sont les dérivées partielles d'une fonction U des coordonnées et du temps
454
486. Principe de la moindre action
454
487. Problème des géodésiques
458
488. Calcul de l'action le long d'une trajectoire
459
489. Propriétés géométriques des trajectoires
460
490. Extension de l'idée de fonction de forces. Fonction de forces dépendant des vitesses et du temps
462
491. Problème de Mayer pour le cas où les forces sont intérieures
463
V. - MULTIPLICATEUR DE JACOBI.
492. Définition du multiplicateur
465
493. Équation du multiplicateur
466
494. Invariance du multiplicateur
468
495. Usage du multiplicateur
470
496. Dernier multiplicateur
471
497. Exemple
471
498. Application aux équations canoniques
473
Autres causes de simplification
474
499. Application. Problème de M. de Brun
477
VI. - PROPRIÉTÉS DES INTÉGRALES. INVARIANTS INTÉGRAUX.
500. Intégrales
479
501. Théorème de G. Koenigs
481
502. Théorème de Poisson
484
503. Invariants intégraux
486
VII. - PRINCIPE DE LA MOINDRE CONTRAINTE DE GAUSS.
504. Énoncé du principe
492
Démonstration
494
Forme générale des équations de la Dynamique
498
Exercices sur le Chapitre XXV
500
CHAPITRE XXVI.
Chocs et percussions.
I. - PERCUSSIONS APPLIQUÉES A UN POINT MATÉRIEL.
505. Définitions
506
506. Percussions appliquées à un point matériel
505
1° Une percussion
506
2° Plusieurs percussions
508
507. L'effet des forces ordinaires, comme la pesanteur, et nul pendant la durée d'une percussion
509
508. Résumé. Théorèmes relatifs à un point matériel
509
II. - PERCUSSIONS APPLIQUÉES A UN SYSTÈME.
509. Théorèmes généraux
510
III. - APPLICATIONS DES THÉORÈMES GÉNÉRAUX.
510. Choc direct de deux sphères
513
1° Les corps sont parfaitement mous
514
2° Les corps sont parfaitement élastiques
515
3° Cas intermédiaire
516
511. Percussions appliquées à un solide mobile autour d'un axe fixe Oz
518
512. Cas d'une percussion unique. Centre de percussion
520
Cas d'une plaque
521
513. Pendule balistique
523
514. Corps solide mobile autour d'un point fixe
525
Exemples. Cas d'une seule percussion
526
515. Corps solide entièrement libre
526
IV. - ÉQUATION GÉNÉRALE DE LA THÉORIE DES PERCUSSIONS.
THÉORÈME DE CARNOT.
516. Équation générale
527
Remarque sur les percussions de liaison
529
517. Sur les liaisons existant au moment des percussions et du choc
530
518. Conséquence de l'équation générale
532
519. Théorème de Carnot
532
Applications du théorème de Carnot
533
Corps solide mobile autour d'un axe fixe
533
Corps solide mobile autour d'un point fixe
534
Premier exemple. Pendule balistique
534
Deuxième exemple
535
Troisième exemple
536
520. Extension du théorème de Carnot au cas ou certaines percussions sont données
536
521. Théorème de G. Robin
537
Remarque
538
V. - EMPLOI DES ÉQUATIONS DE LAGRANGE DANS LA THÉORIE DU CHOC
ET DES PERCUSSIONS.
522. Équations
539
Règle
542
Exemple I. Choc direct de deux sphères
542
Exemple II
543
523. Remarques sur les systèmes non holonomes
544
Exercices sur le Chapitre XXVI
544
CHAPITRE XXVII.
Notions sur les machines. Similitude.
I. - GÉNÉRALITÉS. VOLANTS. RÉGULATEURS.
524. Définitions
546
525. Application du théorème des forces vives aux machines
546
526. Expression analytique de la force vive
548
527. Marche de la machine
550
528. Causes d'irrégularité dans la période de marche normale
550
Coefficient de régularisation
551
529. Expression approchée du travail
552
530. Volants
554
Exemples
556
531. Régulateurs
560
II. - SIMILITUDE EN MÉCANIQUE: MODÈLES.
532. Similitude
563
Similitude en Géométrie
563
Similitude en Cinématique
564
Similitude en Mécanique
566
Étude d'une machine sur un modèle réduit
567
FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES DU TOME DEUXIÈME.