exo7 2691

Un cercle de rayon RR roule sans glisser sur l’axe Ox{\rm O}x dans le sens des xx croissants. Soit C la courbe décrite par le point M lié à la circonférence qui, dans la position initiale, coı̈ncide avec l’origine O (cycloı̈de). Soit M(θ){\rm M}(\theta) la position du point M quand le cercle a tourné d’un angle θ\theta à partir de la position initiale et Ω(θ)\Omega(\theta) le point de contact correspondant entre la circonférence et l’axe Ox{\rm O}x.

1

Déterminer l’abscisse de Ω(θ)\Omega(\theta) et les coordonnées x(θ)x(\theta) et y(θ)y(\theta) du point M(θ){\rm M}(\theta). Montrer que la courbe C est périodique et représenter graphiquement la première période.

2

Déterminer, en fonction de θ\theta, le vecteur tangent dOM→/dθd\overrightarrow{\rm OM}/d\theta, le vecteur tangent unitaire T→\overrightarrow{\rm T}, et l’élément de longueur dsds.

3

Déterminer le vecteur normal unitaire N→\overrightarrow{\rm N} et le rayon de courbure ρ\rho au point paramétré par θ\theta. Montrer que le centre de courbure est situé sur la droite définie par M(θ){\rm M}(\theta) et Ω(θ)\Omega(\theta), et préciser sa position sur cette droite.

4

(facultatif) L’angle de rotation est défini en fonction du temps par la fonction θ(t)\theta(t). Calculer le vecteur vitesse v→\overrightarrow{v} du point M à l’instant tt. Montrer que v→\overrightarrow{v} s’exprime en fonction de ΩM\Omega{\rm M}, dθ/dtd\theta/dt et T→\overrightarrow{\rm T}, et donner un vecteur ω→\overrightarrow{\omega} orthogonal au plan du mouvement tel que v→=ω→∧ΩM→\overrightarrow{v}=\overrightarrow{\omega}\land \overrightarrow{\Omega {\rm M}}. Obtenir géométriquement à un instant donné quelconque le vecteur vitesse d’un point P quelconque de la circonférence.

Exercice qkyu

Signaler une erreur

  1. Problème
  2. Précisions
  3. Envoi
Quel est le problème ?