Principe des puissances virtuelles - Définition

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Principe des puissances virtuelles et théorèmes fondamentaux de la mécanique

Le Principe des puissances virtuelles (PPV) permet de retrouver entre autres le principe fondamental de la dynamique et le théorème de l'énergie cinétique.

Principe fondamental de la dynamique

Si l'on applique le PPV à un solide soumis aux efforts volumiques f et surfaciques F en choisissant un champ rigidifiant v_R^\star=v_0^\star+\Omega_0^\star\wedge OM on obtient :

 \int_\Omega [(f\cdot v_0^\star) + (OM\wedge f)\cdot\Omega_0^\star ]d\Omega \;+ \int_{\partial\Omega} [F\cdot v_0^\star + \Omega_0^\star\cdot(OM\wedge F)]dS = \int_\Omega \rho\left[\gamma\cdot(v_0^\star + OM\wedge \Omega_0^\star)\right]d\Omega

Ce qui traduit le fait que la réduction du torseur des actions extérieures en Opoint fixe – est égale à la dérivée de la réduction du torseur cinétique au même point :

 \forall \left\{\begin{matrix} \mathcal{C^\star} \end{matrix}\right\},\; \left( \left\{\begin{matrix} \mathcal{F} \end{matrix}\right\} - \left\{\begin{matrix} \mathcal{A} \end{matrix}\right\} \right) \otimes \left\{\begin{matrix} \mathcal{C^\star} \end{matrix}\right\} =0

\left\{\begin{matrix} \mathcal{F} \end{matrix}\right\} est le torseur des efforts extérieurs,

\left\{\begin{matrix} \mathcal{A} \end{matrix}\right\} est le torseur dynamique

et \left\{\begin{matrix} \mathcal{C^\star} \end{matrix}\right\} est le torseur cinématique d'un champ rigidifiant.

Théorème de l'énergie cinétique

Pour retrouver le théorème de l'énergie cinétique (notée T ici), il suffit de choisir comme mouvement virtuel le mouvement réel, on obtient alors immédiatement :

 \frac{d T}{dt}=\mathcal{P}_e+\mathcal{P}_i

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