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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

cours

Mécanique analytique

Mrani I.

2014

Université Chouaïb Doukkali Faculté des Sciences

mrani I. 2014

al3abkari-pro.com

1

(2)

Plan du cours

› 

Chap I : Fondements de la mécanique rationnelle

› 

- Description primaire de la configuration d’un système

› 

- Vitesses généralisées.

› 

- Liaisons

› 

- Degrés de liberté d’un système

› 

- Paramètres de configuration

› 

- Mouvements virtuels

› 

Chap II : Principe des puissances virtuelles (PPV)

› 

- Forces de liaison

› 

- Puissances virtuelles

› 

- Principe des puissances virtuelles (P.P.V)

17/09/2014

mrani I. 2011 2

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(3)

mrani I. 2011

Chap III : Formulation lagrangienne

- 

Equations de Lagrange -  Intégrales premières

Chap IV : Principe de Hamilton

-  Hypothèses -  Calcul de H

-  Espace des phases

-  Intérêt de la formulation Hamiltonienne -  Equation de Hamilton-Jacobi

Livres à consulter :

- P.Brousse « Mécanique analytique » BRO 531 - M.Kerroum « Mécanique analytique » KER 531 - Y.Bamberger « Méca de l’ingénieur I » BAM 531

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(4)

Chap I : Fondements de la mécanique rationnelle

17/09/2014 mrani I. 2010

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4

(5)

mrani I. 2010

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(6)

III.1 Exemples de liaisons :

a)  Liaison par contact ponctuel

Liaison rotule

(S1) π1

O

z

R

(S1 S2)

x A y

2

Le point A2 de (S2) reste dans le plan π1 de (S1).

Le mouvement de (S2)/(S1) se décompose : - rotation autour de , et

- translation suivant , (O,x

!) (O,y) (O,z) (O,x)(O,y)

O p

f p

 

(S1 S2)

S1

(S2) A1

A2

(O,x)(O,y) (O,z )

y

z

Un point A2 de (S2) reste confondu avec un point A1 de (S1).

Le mouvement se décompose :

- rotations autour de , et

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(7)

Liaison pivot

Liaison encastrement

( 0)

mrani I. 2010 7

f p

 

(S1 S2)

p (S2) O

S1 x

z

Deux points A2 et B2 de (S2)

Distants d’une longueur L restent Confondus avec deux points A1 et B1 de (S1) distants de la même

longueur L . Le mouvement de (S2)/(S1)est une rotation d’axe

(O,x)

(S2) (S1)

Le mouvement de (S2)/(S1) Est bloqué dans toutes les directions

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(8)

Liaison pivot glissant

Liaison glissière

17/09/2014

mrani I. 2010 8

(S2)

fp

(S

1 S

2)

x

y

D2 (S1)

O

Le mouvement de (S2)/(S1) se décompose en :

-  rotation autour de

-  translation suivant (O,x

) (O,x)

(S1) (S2)

 y

 z

 x

2

π π

1

D1D2

Un plan π1 de (S1) reste confondu avec un plan π2 de (S2) et une droite D2 liée à (S2) et située dans π2 reste confondue avec une droite D1 liée à (S1) et située dans π1. Le mouvement de (S2)/(S1) est Une translation d’axe (O,x)

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(9)

mrani I. 2010

Ces relations sont la traduction d’une liaison géométrique : (contact unilatéral entre deux solides …)

P O

z

x

y

) , , (x y z q =

e unilatéral hlonome

Liaison :

) ,

(q t x2 y2 z2 R2

F = + + ≤

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(10)

b) Système de 3 corps liés

17/09/2014

mrani I. 2010 10

1

2

3

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(11)

mrani I. 2010

§  Equations de liaison :

xG yG G

(D)

(O,x)

Ces relations traduisent une liaison cinématique (roulement sans glissement en un pt de contact …)

§  Paramètres de configuration :

Condition géométrique de Contact (liaison holonome)

CRSG :Condition cinématique (liaison non holonome)

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(12)

17/09/2014

mrani I. 2010 12

Remarques :

•  Toute liaison holonome peut être rendue non holonome par dérivation par rapport à t,

•  Certaines liaison non holonomes peuvent être rendues holonomes par intégration (liaisons semi-holonomes):

•  Une liaison peut être indépendante du temps (scléronome), c’est le cas de la plus part des liaisons usuelles (pivot, rotule, …),

•  La rigidité d’un système de particule (particules fixés par rapport à d’autres) s’exprime par des liaisons holonomes,

•  Une liaison peut être dissipative (le travail des forces de liaisons est non nul) ou parfaite (sans jeu et sans frottement),

•  On suppose que les liaisons non-holonomes pourront toujours se mettre sous la forme :

∑ ∑

= =

= +

N

k j ak qj t qj N

t q a

1 6

1

0( , ) ( , )! 0 (casde solides)

G te

G

R 0 x R c

x ! + ψ ! = ⇒ + ψ =

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(13)

mrani I. 2010

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(14)

17/09/2014

mrani I. 2010 14

h : liaisons holonomes p : liaisons non holonomes

s : liaisons non holonomes Dérivation de s liaisons

p+s : liaisons non holonomes (liaisons supplémentaires) h-s : liaisons holonomes

(liaisons principales)

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(15)

mrani I. 2010

Remarques :

•  Dans les liaisons principales sont toujours représentées les conditions qui maintiennent la rigidité du système.

•  Le choix des liaisons principales et supplémentaires ne modifie pas le nombre de degrés de liberté NDL.

•  Le choix des liaisons principales et supplémentaires modifie le nombre n+p paramètres de configuration.

•  Par la suite le nombre h représente les liaisons principales

(holonomes) et le nombre p les liaisons supplémentaires (non- holonomes)

Exemple :

Dans le cas du disque rigide roulant sur un plan, on peut choisir de rendre la liaison holonome de contact non-holonome.

On dit qu’on respecte plus la liaison holonome ce qui revient à imaginer un mouvement virtuel dans lequel le disque peut pénétrer le plan en restant rigide.

0 y

R

y

G

= ⇒ !

G

= y

G*

≠ 0 :         mvt   virtuel

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(16)

17/09/2014

mrani I. 2011 16

R

( 0)

M t

VR(M)

à 0

S t

M t( )

S à t

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(17)

mrani I. 2010

R

( 0)

M u

V

R

*(M)

Position réelleS à t0

M u( )

Position virtuelle

après mvt virtuel

S

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(18)

17/09/2014 18

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(19)

mrani I. 2010

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(20)

17/09/2014

mrani I. 2010 20

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(21)

mrani I. 2010

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(22)

17/09/2014

mrani I. 2010 22

- Si les liaisons principales incluent des liaison exprimant la rigidité de S, on dit que le champ de vitesses est rigidifiant. Le mouvement virtuel est un mouvement de corps solide rigide.

C’est un champ de moments équiprojectif caractérisé par :

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(23)

- On peut définir un C.V.V rigidifiant une partie seulement ou plusieurs parties de (S). On parle alors de C.V.V rigidifiant par morceaux.

mrani I. 2004

x O y

A B

C C’

A’

B’

O

x

y

A

B A’

B’

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(24)

17/09/2014

mrani I. 2010 24

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(25)

mrani I. 2010

Exemple :

(D)

x y

G

Un C.V.V compatible avec cette liaison est :

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(26)

17/09/2014

mrani I. 2010 26

Exemple :

P

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(27)

mrani I. 2004

Exemple :

G

- (P) plateau horizontale en translation rectiligne à la vitesse VG.

- (S) disque roulant et pivotant sans glisser sur (P) tout en restant vertical

 est  paramÈtrÈ  par  q ( , , , , )x y zG G G ψ ϕ

Σ =

- Liaison holonome (Σ)-(P) équation de liaison :

- Liaison non holonome de contact (S)/(P), sans glissement :

= + Èquation  de  la  liaison  :  zG R h t( )

zG = R+h(t) (1)

VR(I ∈ Σ)= 

VR(I ∈ P)

(P)

O

(Σ)

h

G

I

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(28)

17/09/2014

mrani I. 2009 28

On a trois équations de liaisons non holonomes :

;       (2)           ) (

cos V t

R

x !

g

+ ϕ ! Ψ =

x

y !

g

+ R ϕ ! sin Ψ = V (

y

t )           (3)       ; z !

g

= V (

z

t )           (4)

- Un C.V.V compatible avec l’équation de liaisons holonome (1) est tel que :

z

*g

= 0          

- Un C.V.V compatible avec les équations de liaisons non holonomes (2), (3) et (4) est tel que :

;       0 R

x

*G

+ ϕ

*

cos Ψ = y

*G

+ R ϕ

*

sin Ψ = 0         ; z

*g

= 0          

Remarque :

- Le champ de vitesse réelles de (S) est un C.V.V particulier. Mais le champs de vitesses réelles n’est pas forcément un C.V.V compatible avec les liaisons imposées à (S).

Sauf dans le cas particulier où toutes ces liaisons sont scléronomes (indépendante de t) alors le C.V.R est un C.V.V compatible.

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(29)

mrani I. 2004

Exemple :

Paramétrage : q=(r,θ,φ)

Equations de liaison : r = R ; φ =ωt

M

ϕ

θ

Champ de vitesse réelle : 

V(M)=rθ

eθ +rφ eφ C.V.V compatible avec la liaison (M)-(C):

r* =0 et φ* =0

C.V.R compatible avec la liaison (M)-(C) : 

V*(M)=rθ*eθ

Cependant si (C) est fixe, la liaison (M/C) est scléronome et le C.V.R est un C.V.V compatible.

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(30)

Chap II : Principe des puissances virtuelles P.P.V

17/09/2014

mrani I. 2010 30

I. Forces de liaison

Pour un système S isolé par rapport à son environnement on fait la distinction fondamentale entre :

- forces intérieures à S et - forces extérieures à S.

I.1 Forces intérieures

Les forces intérieures sont des forces qui s’exercent entre sous- systèmes de S.

I.2 Forces extérieures

On distingue les forces à distance (champs magnétiques et

gravitationnels) et les forces de contact (représentés par le torseur des actions mécaniques de contact) entre deux systèmes S1 et S2.

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(31)

mrani I. 2010

Travail virtuel des

Forces d’accélération Travail virtuel des Forces appliquées

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(32)

17/09/2014

mrani I. 2010 32

Puissance virtuelle des

Forces d’accélération Puissance virtuelle des Forces appliquées

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(33)

mrani I. 2010

rotation virtuelle

Vitesse de rotation virtuelle

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(34)

17/09/2014

mrani I. 2010 34

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(35)

mrani I. 2010

II.3 Puissance virtuelle des actions intérieures

II.3.1 Système discret de points matériels

Les actions intérieures sont schématisées par des forces concentrées : a) Cas de deux points matériels :

b) Cas du système discret de N particules

II.3.2 Cas d’un système matériel quelconque

Nous admettrons que quelque soit le système matériel utilisé : Pint* = F 21

. V R*

(M1)−.V R*

(M2)

"

# $

%

Pint* = Fij . V R*

(Mj)−.V R*

(Mi)

"

# $

i=j+1 %

N

j=1 N

M1

M2

F21

 

Propriétés : si le C.V.V est un C.V.V.R alors :

Si le C.V.V est rigidifiant alors il est équiprojectif, donc :

*

int 0

P =

*

int 0

P =

*

 C .V.V.R  (S)          Pint 0

∀ =

∀ C.V.V (S) P

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int* indépendante du repère choisi

(36)

17/09/2014

mrani I. 2010 36

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(37)

mrani I. 2010

La puissance virtuelle développée par toutes les forces

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(38)

17/09/2014

mrani I. 2010 38

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(39)

mrani I. 2010

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(40)

17/09/2014

mrani I. 2010 40

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(41)

mrani I. 2010

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(42)

17/09/2014

mrani I. 2010 42

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(43)

mrani I. 2010

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(44)

17/09/2014

mrani I. 2010 44

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(45)

mrani I. 2010

Application : Pendule pesant :

-  R(O,x,y,z) repère galiléen - Liaison Σ-Oz parfaite

But : déterminer l’équation du Mvt de la réaction de Oz su Σ Par application du PPV.

A

ϕ G a

x

y

R!"

a) Paramétrage choisi : q = ϕ OG  acosϕ

asinϕ

!

"

# $

%& V R*

(G) aϕ*sinϕ aϕ*cosϕ

"

#$$ %

&

'' V R*

(A)=0 Pd* =P

.V

R

*(G)=−mgaϕ*sinϕ Q1=−mgasinϕ Pl* = R

.V

R

*(A)+m

AΩ*

 

=mzϕ* L1 =mz Pa* = A

.V

R

*(A)+h

AΩ*

 

=Jozϕϕ* Γ1 = Jozϕ

PPV Jozϕ+mgasinϕ = mz

liaison parfaite Σ-oz

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Pl* = mzϕ* =0 Jozϕ+mgasinϕ =0

(46)

17/09/2014

mrani I. 2004 46

Pd* =mgxG* Q1 =mg ; Q2=0 ; Q3 =0 ; Q4 =0 Pl* = R

.V

R

*(A)+m

AΩ * V

R

* (A)=V

R

*(G)+Ω*

 

GA 

= xG* +aϕ*sinϕ

yG* aϕ*cosϕ

$

%&& '

())

Pl* = Rx

L1

xG* +Rx

L2

yG* +#$a(Rxsinϕ Rycosϕ)+mz%&

L3

ϕ* Pa* =mxG

Γ1

xG* +myG

Γ2

yG* +

[

a(mxGsinϕ myGcosϕ)+Jozϕ

]

Γ3

ϕ*

PPV

mg+Rx =mxG (1) Ry =myG (2) Jozϕ+mgasinϕ =mz (3)

"

#$

%$

b) Paramétrage choisi :

La liaison S-Oz est parfaite Pl* =0 ∀ CVVC

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(47)

mrani I. 2010

Ici le CVV est compatible avec la liaison en A si : V

R

*(A)=O

⇒ ∀ CVVC Pl* =0mz =0 (4)

Les équations de liaison sont telles que : cos    (5) sin    (6)

G G

x a

y a

ϕ ϕ

⎧⎪ =

⎨ =

⎪⎩

On a 6 équations pour 6 inconnues ( , , , , ,x yG G ϕ R R mx y z)

Donc l’utilisation du paramétrage q=(xG, yG) permet de Déterminer l’équation du mouvement et la réaction R

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(48)

Chap III : Formulation Lagrangienne

17/09/2014

mrani I. 2010 48

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(49)

mrani I. 2010

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(50)

17/09/2014

mrani I. 2010 50

P.P.V⇒ ∀ C.V.V : Pd* +Pl*

=0 = Pa*

q*

Qiqi* =

Γiqi* Qi =Γi

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(51)

mrani I. 2010

I.4 Toutes les liaisons sont parfaites.

Fk(q,t)= 0 k =1 à p aliqi +bl=0 l =1 à p'

i=1 n

"

#$

%$

Equations de liaison complémentaires

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(52)

17/09/2014

mrani I. 2010

. . .  avec  ces  liaisons  on  a  : 52

C V V C

Fk

∂qi qi*

i=1 n

= 0 k =1 à p

aliqi* =0 l =1 à p'

i=1 n

#

$

%%

&

%

%

(1)

C.V.V.C le P.P.V donne : (ΓiQi)qi* =0

i=1 n

(2)

Soient les vecteurs :

1

*

*

*

. ( ) .

.

n

q q

q

⎛ ⎞

⎜ ⎟

⎜ ⎟

= ⎜ ⎟

⎜ ⎟

⎜ ⎟

⎝ ⎠

. 1

( ) .

.

k

k

k n

F q F

q

F q

⎛∂ ⎞

⎜ ∂ ⎟

⎜ ⎟

⎜ ⎟

∂ = ⎜ ⎟

∂ ⎜ ⎟

⎜∂ ⎟

⎜ ⎟

⎝ ∂ ⎠

1

ln

. ( ) .

.

l

l

a a

a

⎛ ⎞

⎜ ⎟

⎜ ⎟

= ⎜ ⎟

⎜ ⎟

⎜ ⎟

⎝ ⎠

1 1

.

( ) .

.

n n

Q Q

Q

⎛ Γ − ⎞

⎜ ⎟

⎜ ⎟

Γ − = ⎜ ⎟

⎜ ⎟

⎜Γ − ⎟

⎝ ⎠

* Fk    et     * l

q q a

q

⊥ ∂ ⊥

* ( )

q ⊥ Γ −Q

(Γ −Q)∈ au sous-espace vectoriel engendré par les p vecteurs ∂Fk

∂q et les p' vecteurs al :

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(53)

mrani I. 2004

∃λk ∈  (k =1,p) et pl ∈  (l =1, p') tels que : (Γ −Q)= λk ∂Fk

∂q + plal

l=1 p'

k=1 p

(Γi Qi)= λk ∂F∂qk

i

+ plali

l=1 p'

k=1 p

Γi = d dt

∂T

∂qi

#

$% &

'( − ∂T

∂qi Or on a :

Equations de Lagrange avec multiplicateurs

 et    :  multiplicateurs  de  Lagrange

k pl

λ

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(54)

17/09/2014

mrani I. 2010 54

Cas particulier : ( , )   /   i

i

U q t Q U

q

∃ = ∂

'

1 1

p p

k k l li

k l

i i i

d L L F

dt q q λ q pa

= =

⎛ ∂ ⎞ ∂ ∂

− = +

⎜∂ ⎟ ∂ ∂

⎝ ⎠

∑ ∑

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(55)

mrani I. 2010

o   Calcul du premier membre des équations de Lagrange :

o   Calcul du second membre

o   1

er

cas : le C.V.V est compatible est compatible uniquement avec les E.L non-holonômes

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(56)

17/09/2014

mrani I. 2010 56

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(57)

mrani I. 2010

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(58)

17/09/2014

mrani I. 2010 58

- Les équations de Lagrange avec multiplicateurs :

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(59)

mrani I. 2010

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(60)

17/09/2014

mrani I. 2010 60

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(61)

mrani I. 2010

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(62)

17/09/2014

mrani I. 2010 62

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(63)

mrani I. 2010

II.4 Intégrale première de Painlevé (I.P.P)

2 0 te            (I.P.P)

TT +V =C

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(64)

17/09/2014

mrani I. 2010 64

Démonstration :

2 1 0 2 1 0

T =T +T +TL T= +T +TV

T2 : forme quadratique en qj

T1 : forme linéaire homogène en qj T0 : fonction des qj et de t

Relations d'Euler :

T2

qj qj =2T2

j

T1

qj qj =T1

j

∂T0

qj qj = 0

j

#

$

%

%

%

&

%

%

%

⇒ ∂L

qi

j

qi = 2T2 +T1+0.(T0 V)

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(65)

mrani I. 2010

d dt

L

qj

"

#$$ %

&

''− ∂L

qj =0⇒ d dt

L

qj qj

j

"

#$$ %

&

''− ∂L

qj qj + ∂L

qj qj +

,

- .

/ 0= 0

j

dL

dt = ∂L

qj qj +

j

∂Lq

j



qj +

j

∂Lt

d

dt

(

2T2 +T1

)

dL

dt +∂L

t = 0⇒ d

dt

(

T2T0 +V

)

+L

t

=0 =0 T2T0 +V =C te Comme :

Remarque :

Si les liaisons sont scléronomes : T1 =T0 = 0   ⇒T =T2T V+ =C te    (I.P.E )c

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(66)

Chap IV : Principe de Hamilton

17/09/2014

mrani I. 2004 66

I.1 Hypothèses

1)  Liaisons parfaites,

2)  Paramétrage complet

3)  Il existe une fonction de force U(q,t)

1), 2) et 3) ⇒ ∃ L =T +Ud dt

L

qi

$

%& '

() − ∂L

qi =0 Soit : pi = ∂L

qi (q.d.m ou impulsion généralisée ) Soit : H(q, p,t)= piqiL(q,q,t)

i

H : Fonction d’Hamilton ou Hamiltonien I.2 Calcul de H

dH =

(

qidpipidqi

)

∂L

t

i

dt

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(67)

mrani I. 2004

Comme H est fonction de 2n+1 variables q,p et t, on a : dH = ∂H

∂qi dqi +∂H

∂pi dpi

"

#$ %

&

'+∂H

i ∂t

dt ∂H∂pi =qi

H

∂qi =−pi

∂H

∂t =−∂L

∂t

#

$

%

%%

&

%

%

% dH =

(

qidpipidqi

)

∂L

i ∂t

dt

Equations canoniques de Hamilton

Remarques :

-  Le système (4) représente les équations canoniques ou d’Hamilton.

-  pi, qi : variables canoniques

-  (4) est un système de 2n équations différentielles de 1er ordre.

-  Les équations de Lagrange sont un système de n équations différentielles de 2nd ordre.

- 

-  L’I.P.P s’écrit :

(4)

2 0

H T= −T +V

H =C te

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(68)

17/09/2014

mrani I. 2004 68

I.3 Espace des phases

L’état de (Σ) est décrit à t donné par :

-  , le mvt de (Σ) est régit par les équations de Lagrange.

A cet état correspond un point dans un espace multi-dimensionnel de dimension n appelé espace des configurations.

-  , le mvt de (Σ) est régit par les équations de Hamilton.

A cet état correspond un point dans un espace multi-dimensionnel de dimension 2n appelé espace des phases.

qi,qi

i, i

p q

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(69)

mrani I. 2004

Définition :

Une transformation est dite canonique si elle vérifie l’équation suivante :

K : le nouveau Hamiltonien du système.

G : appelée fonction génératrice de la transformation.

II Intérêt de la formulation Hamiltonienne

II.1 Transformation canonique

Soit q,p les variables canonique du système ;

K = H + (PiQi

i=1 n

piqi)+ dGdt (5)

( , , ) ( , , )q p tG Q P t

-  On montre que si (q,p) sont des variables canoniques et si la transformation est canonique, alors (Q,P) sont canoniques.

-  Les équations d’Hamilton en fonction de (P,Q) : ( , , ) ( , , )q p tG Q P t

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(70)

17/09/2014

mrani I. 2004 70

Qi = ∂K

∂Pi Pi =− ∂K

∂Qi

#

$

%%

&

%

%

Nouvelles équations canoniques

-  La résolution du problème en fonction de (P,Q) est parfois plus simple qu’avec (p,q).

II.2 Fonctions génératrices

- Il y a quatre classes de fonctions génératrices :

1 1 2 2

3 3 4 4

( , , )      ;       ( , , )  ;   ( , , )    ;       ( , , )   G G q Q t G G q P t G G p Q t G G p P t

= =

= =

- Pour L’équation (5) implique : G =G1(q,Q,t)

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(71)

mrani I. 2004

Kdt = Hdt+ (PidQi

i=1 n

pidqi)+ dGdt1 dt

pi − ∂G1

∂qi

%

&

' (

)*

i=1 n

dqi +%&'K H ∂tG1()*dt Pi +∂QG1

i

%

&

' (

)*

i=1 n

dQi =0

On en déduit :

Posons :

pi = ∂G1

∂qi ; Pi =−∂G1

∂Qi ; K = H +∂G1

∂t

G2(q,P,t)=G1(q,Q,t)+ PiQi

i=1 n

G3(p,Q,t)=G1(q,Q,t) piqi

i=1 n

G4(p,P,t)=G1(q,Q,t)+ (PiQipiqi)

i=1 n

On montre que : pi = ∂G2

qi ; Qi = ∂G2

Pi ; Pi =−∂G3

Qi ; qi =−∂G3

pi

K = H +∂Gk

∂t ; k =1, 4 qi =−∂G4

∂pi ; Qi = ∂G4

∂Pi

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(72)

17/09/2014

mrani I. 2004 72

II.3 Exemples de transformations canoniques

1) Transformation identité :

2) Echange de rôle :

2

1

( , , ) n i i

i

G q P t q P

=

=

i 2 i    ;    Qi 2 i    ;     2

i i

G G G

p P q K H H

q P t

∂ ∂ ∂

= = = = = + =

∂ ∂ ∂

1

1

( , , ) n i i

i

G q Q t qQ

=

=

i 1 i    ;     i 1 i    ;    

i i

G G

p Q P q K H

q Q

∂ ∂

= = = − = − =

∂ ∂

II.4 Etude d’un cas simple : Pendule 1D

Ecriture de l’Hamiltonien : Le potentiel est égal à : Le Lagrangien est :

La coordonnée généralisée : Le moment conjugué :

V =−mglcosθ L = 1

2ml2θ2 +mglcosθ q

p= ∂L

∂θ = ml2θ

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(73)

mrani I. 2004

Le Hamiltonien est : 2 2 cos  ;         2  ;   2 2

p g

H I q I ml

I ω ω l

= − = =

2) Le portrait de Phase

-  Le système est conservatif, car H ne dépend pas explicitement du temps. On donc une I.P :

Soit :

Dans l’espace des phase (p,q) à 2 dimensions, on a 3 cas : -  : pas de solution que pour

ce qui correspond à un mouvement oscillatoire dans un domaine borné de q appelé mvt de Libration. Les pts p=0 sont appelés pt tournant.

H = E =C te

2 cos E2

p I q

ω I

= ± + ω

0 < E < ω2I cos E2 q ω I

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(74)

17/09/2014

mrani I. 2010 74

2  :    Il  y  a  une  solution   q

E > ω I

- ; mais p est borné. Ce qui correspond à un mvt de rotation. La courbe p(q) est périodique de période 2p

-  : Correspond au cas limite entre les 2 régimes précédents. La courbe décrite par : s’appelle la séparatrice.

E = ω2I

p= ±ωI 2 cosq+1

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(75)

mrani I. 2010

II.4bis Crochets de poisson

Définition

Soit une fonction f(q, p, t) définie dans l’espace des phases. Sa dérivée par rapport au temps est :

t p f

p q f

q f dt

df

k k

k k

k

+ ∂

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛

∂ + ∂

= ∑ ∂ ! !

{ }

t H f

dt f df

∂ + ∂

= ,        

;    

k k

k k

q

p H p

q H

− ∂

∂ =

= ∂ !

!

{ } ∑ ⎟

⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛

− ∂

= ∂

k k k k

q

k

H p

f p

H q

H f

f ,

: Crochet de poisson pour H et f

Equations canonique

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(76)

17/09/2014

mrani I. 2010 76

Propriétés :

Si f est une intégrale première alors :

0 dt

df = { } 0

t H f

f =

∂ + ∂ ,

{ f , H } = 0

{ f , g }

{ } ∑ ⎟

⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛

− ∂

= ∂

k k k k

q

k

g p

f p

g q

g f f ,

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(77)

mrani I. 2010

On peut construire des crochets dits fondamentaux, en prenant pour fonctions f et g les variables , on obtient :

q

k

  et   p

k

{ p

i

, p

j

} = 0 { q

i

, q

j

} = 0 { q

i

, p

j

} = δ

ij

{ f , H }

q,p

= { f , H }

Q,P

{ P

i

, P

j

}

q,p

= 0 { Q

i

, Q

j

}

q,p

= 0 { Q

i

, P

j

}

q,p

= δ

ij

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(78)

17/09/2014

mrani I. 2010 78

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