15.1 : Mouvement planaire d'un corps rigide

Comprendre le mouvement planaire d'un corps rigide implique de reconnaître que chaque particule à l'intérieur de ce corps parcourt un chemin qui maintient une distance constante par rapport à un plan spécifique. Ce concept est fondamental dans l’étude de la physique et du génie mécanique et permet de mieux comprendre comment les objets se déplacent dans l’espace.

Le mouvement planaire est généralement divisé en trois catégories distinctes. La première est la translation rectiligne, démontrée par une rame de métro qui se déplace le long de sa voie en ligne droite, sans jamais s'écarter de sa trajectoire. Dans ce type de mouvement, les trajectoires de deux points quelconques du corps sont toujours des lignes parallèles. Par exemple, chaque point de la rame de métro se déplace dans la même direction et à la même vitesse, de la même manière que des soldats marchent lors d'un défilé.

Le deuxième type est la translation curviligne, illustrée par une montagne russe se déplaçant en douceur le long de ses pistes sinueuses tout en conservant son orientation. Contrairement à la translation rectiligne, les trajectoires de mouvement en translation curviligne sont des lignes courbes qui restent équidistantes. C'est comme un serpent glissant dans l'herbe, où sa tête et sa queue suivent le même chemin mais pas en ligne droite.

La troisième catégorie est la rotation autour d'un axe fixe, où toutes les particules de corps rigides, à l'exception de celles sur l'axe de rotation, suivent des trajectoires circulaires. Une toupie présente ce mouvement, tournant autour de son axe tout en restant au même endroit.

Enfin, nous avons le mouvement planaire général, une combinaison de mouvements de translation et de rotation. Un exemple est un frisbee volant dans les airs. Lorsqu'il s'élève, il tourne tout en se propulsant vers l'avant, tout en gardant son axe de rotation perpendiculaire au plan de rotation. Il s’agit d’un mouvement complexe combinant des éléments linéaires et rotationnels, démontrant la beauté et la complexité de la physique dans notre vie quotidienne.