Équation vectorielle d'un mouvement

Durée : 9 mn

Note maximale : 9

Question

Par rapport à un référentiel d'origine \(O\), le mouvement d'un point matériel \(M\) est déterminé par l'équation vectorielle

\(\displaystyle{\frac{d\vec{OM}}{dt}=\vec{\Omega}\times\vec{OM}}\)

\(\vec{\Omega}\) est un vecteur constant.

Montrez que la trajectoire est un cercle dont l'axe est confondu avec la direction du vecteur \(\vec{\Omega}\).

Solution

En formant le produit scalaire des deux membres de l'équation avec le vecteur \(\vec{OM}\) on obtient :

\(\displaystyle{\vec{OM}.\left(\frac{d\vec{OM}}{dt}\right)=\vec{OM}.(\vec{\Omega}\times \vec{OM})=0}\) soit \(\displaystyle{\frac{d\vec{OM}^2}{dt}=0}\)

(3 points)

ce qui montre que le module de \(OM\) est constant.

(1 point)

Si on forme le produit scalaire des deux membres de l'équation avec le vecteur \(\vec{\Omega}\), on obtient :

\(\displaystyle{\vec{\Omega}.\left(\frac{d\vec{OM}}{dt}\right)=\vec{\Omega}.(\vec{\Omega}\times \vec{OM})=0}\) soit \(\displaystyle{\frac{d}{dt}(\vec{\Omega}. \vec{OM})=0}\)

(3 points)

ce qui montre que la projection \(\vec{OC}\) de \(\vec{OM}\) sur \(\vec{\Omega}\) est constante.

(1 point)

Le point \(M\) se trouve donc sur un cercle de centre \(C\) dont l'axe est confondu avec celui de \(\vec{\Omega}\).

(1 point)