Physique
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Précession gyroscopique
Les effets gyroscopiques sont une source d’émerveillement et de divertissement pour de nombreuses personnes. Ce phénomène affecte une grande variété d’applications. La plus évidente est peut-être l’hélicoptère, qui se comporte d’une manière assez surprenante. Dans cet exemple, le concept de précession gyroscopique est exploré.
Pour exécuter cet exemple, il vous faut
les dernières versions de System Modeler et Mathematica.
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Animation montrant comment un disque rotatif se repositionne lorsqu’un couple externe lui est appliqué.
Modèle de gyroscope
Le premier modèle de cet exemple est un gyroscope constitué d’un support sur lequel est placé un rotor dans un système de deux anneaux extérieurs. Ce système permet au rotor de tourner avec trois degrés de liberté. Le rotor reçoit une vitesse angulaire initiale et, après un certain temps, une force externe agit sur l’anneau intérieur, induisant un phénomène appelé précession gyroscopique.
Schéma du modèle simulant le gyroscope.
Avec ce modèle, vous pouvez voir comment le gyroscope se déplace lorsque vous appliquez des forces à différents points de celui-ci. Notez que le corps se déplace comme si la force avait été appliquée à 90 degrés « en aval » ; une force appliquée sur le bord droit du rotor fait basculer le bord supérieur vers l’arrière.
Modèle d’hélicoptère
Ce modèle d’hélicoptère est constitué d’une boîte sur laquelle est monté un rotor. Le rotor a une vitesse angulaire fixe et quatre points où des forces peuvent être appliquées. Ça serait similaire à un véritable hélicoptère qui modifierait l’angle d’inclinaison des pales. Notez l’endroit dans le rotor où la force est appliquée afin de propulser l’hélicoptère vers l’avant.
Les animations générées automatiquement dans System Modeler peuvent être utilisées pour visualiser les forces affectant l’hélicoptère lors du décollage.
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