CHAPITRE II iS'à
il en résulte que la vitesse s'annule lorsque la valeur ', ilu temps est égale à — . Soit (' le nombre d'unités do temps écoulées de l'instant /, à l'instant f; on a évidemment
et le mouvement comprend deux phases. Pendant la première
phase, de durée i„ le mobile
A, M A y^ (jg sa position initiale A„ h
^ une position A dontl'abseîsse
wi, oblemie au uioyiîu de la formule (3), est
(4) .i-, = x,^o.t,-~-{il
Pondant la seconde phase, de durée /', la vitesse change de signe, le mobile revient sur ses pas, va de A en M, et l'on a
de sorte que l'abscisse du mobile au temps ; est dolinio, grandeur el signe, par la formule
Si l'on remplace, dans cetle formule, ([ par — et i' i
/ - — -, elle devient successivement ï
hd'f)
el -K = ^'o -t-«of — "ôï* ■
On retrouve ainsi la formule (3), qui est d'ailleurs elle-mèuie comprise dans la formule (2) si l'on regarde, dans cette dernière, 7 comme négative. Ainsi, dans les deux cas, la formule des espaces est
On s'assure du reslc sauï^ diflicuîté que cette formule, établie en supposant v^ et t positifs, est générale, de sorte que dans tous les cas, la formule des espaces dans le mouvement
181 CINlîMATlQtE
uniformémeiiL varié esl bien de la forme
24o. Loi rte la eliiite des corps dans le vide. ~ Un exemple de mouvement uniformémenl varié nous est fourni par la chute dos corps dans le vide. On prouve en effet qu'un corps abandonné à lui-môme, [\ ime certaine hauteur au-dessus du sol et dans Se vide, se déplace suivant la verticale du point dG départ, d'rm mouvement uniformément accéléré. L'acccléraiion du mouvement, qui est la niome pour tous les corps, est égale h 9°,80Î)G ii Paris ; on la représente par la lettre y. Divers appareils ont été imaginés pour vérifier la loi de la chute des corps. Les pkis usités sont la machine d'Atwood et l'appareil du général Morin. J\oiis allons donner la descriplion de celui-ci.
24f>. A.ppai'eil Morin. — L'appareil du î,'én6ral Mownse compose essentiellement d'un cylindre vertical en bois, mobile autour d'un axe ;5galement vertical, ctcouvert d'une feuille de papier. Le mouvement est produit par la chute d'un poids P, attaché à l'oxtrémité d'ime corde qui s'enroule sur l'arbro d'un treuil. L'axe du treuil est fixé sur une rouo dentéo U, dont les dents, inclinées à 4o°, s'engrènent d'un cùté avec l'axe A.V du cylindre, de l'autre avec l'axe Blï' d'un volant à iiilottes. Sous l'action du poids P, le cylindre prend un mouvement uniformément accéléré; mais, par suite de la résistance opposée par l'air au mouvement des ailettes, résistance qui croit avec la vitesse de rotation, lo mouvement tend à devenir uniforme, ce qui arrive, généralement, quand le poids P est à peu près aux deux tiers de sa course. On s'en assure du reste par les chocs que produisent les ailettes sur une petite lame de baleine fixée à la partie supérieure du bâti qui supporte l'appareil.
Quand le mouvement est uniforme, on laisse tomber un poids cvlindro-conique , Q, en fonte, primitivement retenu par un crochet et dont la surface est munie d'un
cia>on perpendiculaire i li smfaco du cylindre en bois sur laquelle il tiace un>- hgiii^ : c'est de la nature de la transformée de cette ligne quand on développe suf un plan la feuille do papier qui recouvre la surface latérale du cjlindre, que l'on déduit la loi de la chute des coriis. Avant de dire comment, noua allons terminer rapidement la description de l'appareil et indiquer quelques détails de l'expérience.
Pendant la cluite du poids Q, le frottement du crayon sur la surface du cylindre tend ;) dé- ^icr ce poids de la ver- 1 li^J'' licale. Pouf éviter cette
,J»''^ t .!![. ~ja# déviation, le poids Q
porte deux appendices I ^ ^ II, 1 11 I dtns lesquels s'engagent deux fils /■/■' et ;/ qui lUM-ut di oUide-- D'ailleurs le crayon presse toujours légalement sur la suitdtt du cylindre tournant, sous l'action d un petit lessoit placé dins le même tube métallique que ce crayon, et un dispositif spécial permet de ne laisser sortir celui-ci au'an moment où le déclic se produit et où le poids Q commence à tomber : de cette façon on évite Tusure inutile du crayon.
L'expérience se fait dans l'air ambiant, dont on peut négliger la résistance à cause de la grande densité du poids Q par rapport k son volume, et h cause aussi de la faible duiée de la chute funefraclion de seconde). Ajoutons enfin qu'à l'aide, soit
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dn poids P, soitderinclinaison des ailettes, on règle le mouvement de rotation du cylindre de manière que celui-ci ne fasse qu'un tour pendant la durée de la chute.
247. Vérification de la loi de la chute des corps au moyen de l'appareil lUorin. — Cela posé, soit OMÎS la transfornitie sur le plan de la ligne tracée par le crayon sur la surface du cylindre tournant ; soit Oi/ la génératrice du cylindre qui passe parle point 0, d'où part le crayon, et Oj: le développement du parallèle du cylindre qui passe par . le même point. Traçons plusieurs parallèles équidistsuites II', HH', KK', B., et soient M, Mi, Mj, ... leurs points de rencontre respectifs avec ia ligne. A l'instant okla pointe du crayon s'est trouvée en M, la génératrice 11' était venue prendre, dans l'espace, la place de la génératrice 0// ; par suite, puisque le mouvement de rotation est uniforme, il est permis de supposer que l'abscisse 01 du point I mesure le temps écoulé k partir du commencement de la ciiute, et que l'ordonnée IM mesure l'espace parcouru par le poids Q. lui d'autres termes, l'ordonnée d'im point quelconque de la ligne OMN, rapportée aux axes Ox et 0;/, reiirésenle l'espace parcouru par le point Q pendant tm intervalle de temps mesuré par l'abscisse de ce poids ; ou encore, si l'on veut, la courbe OMN est ia courbe des espaces rapportée aux axes Oa: et Oy, Ox étant l'axe des temps. Or, si l'on mesure les ordonnées des points M, Ml, Mî, ..,, dont les abscisses sont 01, 20T, 301, etc., on trouve HMi = 41M, KMj = 3= X IM, ... ; d'oti il suit que les espaces parcourus sont proportionnels aux carrés des temps. Il en résulte aussi que la courbe des espaces est une parabole dont Ox est la tangente au sommet.
En réalité, on n'obtient ainsi qu'une vérification approximative de la loi ; car le point n'est pas exactement confondu
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avec le sommet de la parabole. Pom' Taire mie vérification plus rigoureuse, on détermine graphiquement le sommet en déterminant le foyer au moyen de deux tangentes et des rayons vecteurs allant des points de contact au foyer: ces rayons vecteurs sont faciles à construire à l'aide de la propriété de la tangente, car on connaît la direction de l'axe. Ayant le foyer, on en déduit l'axe, et, par suite, le sommet.
Au lieu de vérifier la loi des espaces, on peut Yérifler î;i loi des vitesses. Pour cela on mesure les angles que les tangentes aux divers points de la courbe font avec l'axe des x ; on constate alors que les tangentes trigonométriques de ces angles sont proportionnelles aux temps.
CHAIMÏRE ili COMPOSITION DES MOUVEMENTS
'±'iH. Kouvemenis roliiiîJs. — iXoiis nvon^ !q>i>ii\é iijslhiir iiiciiriabh un systùme de points dont les distances mnUiellPH restent constantes. Appelons S iin système invariable en mouvement et soit M un point mobile dans le système. Le mouvement du point M peut être regardé, soit parimobservatGurfixe dans l'espace, soit par un obsenateur entraîné avec le sj^stème ; le mouvement du point M, regardé par le premier observateur, s'appelle on monvemuni absolu, et l'on appelle mouvemKiil relatif dn point M -celui qui est regardé par le second observateur; enfin on appelle mowfiJmew/fiVîifraî/iemcjiï le mouvement du système S regardé par un observateur lise dans l'espace. Tous les mouvements observés k la surface de la Terre sont des mouvements relatifs, car la Terre est en mouvement dans l'espace. Kous n'avons donc pas, dans la nature, d'exemples de mouvements absolus, mais nous n'en concevons pas uioin;^ leur existence.
T.oirique l'observateur entraîné avec le système S n'a pas conscience de son mouvement, s'il regarde un observateur lixe dans l'espace tout se passe pour lui comme ai ce dernier observateur seul était mobile. Ce mouvement fictif regardé par l'observateur entraîné avec le système mobile s'appelle un vwuvmnent apparent. C'est ainsi qu'un observateur placé à la surface de la Terre voit fous les astres effectuer une révolution complète autour de la Terre dans l'espace de 24 beuros sidérales, alors que c'est la Terre qui effectue une rotation sur elle-mfime dans le même temps. C'est ainsi également qu'un observateur placé sur le pont d'un navire qui s'éloigne du rivage, croit tout d'abord rjue c'est le rivage qui s'éloigne du navire ; ce n'est que la réilcxion et la conscience de soii inou-