Gyroscope et centre de gravité

[invite187f8970]

Hello

Un gyroscope est capable de tourner en lui appliquant un couple de force. Si on prend une tige horizontale avec une masse 2m à gauche et m à droite, le centre de gravité est situé plus à gauche. Je place un gyroscope au dessus de la tige et je tire vers le haut, à gauche, d'une force équivalente à 0.5m et à droite je pousse d'une force équivalente à 0.5m. Le gyrsocope va se mettre à tourner avec le centre de gravité au milieu de la tige. Et en même temps on fait tourner la tige avec les masses. La tige voit uniquement 1.5 m à gauche et 1.5 m à droite, le centre de gravité se retrouve au milieu. Si on fait tourner le gyroscope de 180° et la tige de 180°, on aura tourné avec un centre de gravité au milieu de la tige alors que normalement il est situé plus à gauche, je ne vois pas mon erreur, vous pouvez m'éclairer ? Je suis nouveau sur le forum, je ne sais pas comment ajouter une image ?

Fret
-----

[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
J'ai lu plusieurs fois et je ne comprends pas votre manip.
Pouvez-vous faire un petit dessin (à main levée) ?
Quand vous placez le gyroscope sur la tige: vous le placez comment ? Fixé ? Orientation figée ? Sur des cardans ?
Au revoir.

[invite187f8970]

voici un petit dessin
la tige avec les 2 masses 2m et m tourne autour de Z (la tige est horizontale, Z est vertical), de même pour le gyroscope. La tige tourne librement sur son centre de gravité. Pour le gyroscope, je l'imagine sans masse (il flotte), c'est une simple roue qui tourne sur un axe et on applique les forces sur cet axe. On tire sur 2m et on pousse m pour avoir 1.5m de chaque côté. Le gyroscope voit uniquement 0.5 m de chaque côté mais de forces opposées. N'hésitez pas si ce n'est encore assez compréhensible.

[LPFR]

Re.
L'image n'est pas encore visible. Il faut attendre qu'elle soit validée par un modérateur.

Je ne comprends pas "Le gyroscope voit uniquement 0.5 m de chaque côté...". En fait, le gyroscope ne voit rien. Il "sent" les couples qui essaient de "tourner" son axe de rotation et il répond par un mouvement de précession. C'est pour cela que la façon dont le gyroscope est tenu, est fondamentale.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite187f8970]

Oui, l'image sera plus précise que mes phrases
Sinon, le gyroscope a un axe horizontal (imaginons le flottant, sans masse, au dessus de la tige horizontale), à gauche sur le gyroscope je tire la masse 2m d'une force équivalente à 0.5m et à droite je pousse la masse m d'une force équivalente à 0.5m, la force sur le gyroscope est la même à gauche et à droite sauf le sens qui est inverse, donc le gyroscope subit (selon moi...) un couple et il précessione autour de l'axe vertical. La tige avec les masses 2m et m voient 1.5m à droite et de même à gauche et donc tourne sur le milieu de la tige or tout cela devrait tourner avec un centre de gravité plus à gauche. Il y a un truc que je ne comprends pas.

[LPFR]

Re.
J'interprète que l'axe du gyroscope est solidaire de la barre (avec des roulements ou des paliers pour lui permettre de tourner.
Le couple appliqué aux masses faut tourner le gyroscope avec la barre et les masses. Et l'ensemble tournera autour du pivot de la barre.
J'ai l'impression que vous croyez qu'un gyroscope "précesionne" autour de son centre de gravité. C'est faux. Il s'en fout de l'axe autour duquel il "précesionne". Prenez l'exemple d'une toupie. Elle "précesionne" autour de la pointe.
A+

[invite187f8970]

J'interprète que l'axe du gyroscope est solidaire de la barre

Non, je pensais plutôt à une barre (avec les 2 masses 2m/m) complètement indépendante du gyroscope. Disons que le gyroscope est attaché avec une corde par le dessus. J'imagine un gyroscope comme cela :

http://www.google.com/imgres?hl=en&s...t:429,r:11,s:0

La corde serait attachée au fer (qui forme un cercle) qui est autour de la roue.

[LPFR]

Re.
Si vous ne m'expliquez pas clairement comment et dans quelle position le gyroscope est tenu à la barre, je ne peux rien expliquer.

A+

[invite187f8970]

ah, désolé
Je reprends en espérant arriver à me faire comprendre:
Le gyroscope est attaché à un autre élément au dessus de lui par une corde (sur le métal qui est autour de la roue sur la photo).
Le gyroscope est "indépendant" de la barre, mais imaginons des aimants permanents sur les masses 2m et m ainsi que sur les bras du gyroscope. A gauche où il y a 2m les aimants s'attirent, la force d'attraction des aimants est équivalente à 0.5m. A droite, les aimants se repoussent d'une force équivalente à 0.5m. Le gyroscope voit 0.5 m de chaque côté avec un sens opposé. La tige voit maintenant à gauche 1.5 m et à droite 1.5 m. Le gyroscope précessionne, et on applique un couple à la barre composée des masses 2m/m pour la faire tourner dans le même sens que précessionne le gyroscope. Les deux axes tournent en même temps.
Le gyroscope ne subit qu'un couple, il précessionne. Et la barre qui subit un couple tourne autour du centre de la barre alors que son centre de gravité est plus à gauche, mais ça c'est ce que je comprends pas

[LPFR]

Re.
Désolé. Je ne comprends pas. Soit le gyroscope est solidaire de la barre: c'est à dire que sont axe de rotation est parallèle à la barre (ou perpendiculaire à la barre), et que quand la barre tourne l'axe de rotation du gyroscope tourne avec. Mais ce qui est fixé à la barre est le support de ce qui tourne, pas ce qui tourne. Soit il ne l'est asp, et alors il ne joue aucun rôle.
Alors votre ficelle, je ne la vois pas. De plus, dans l'image, vous avez deux cercles soudées ensemble. Alors dites, les cercles sont soudés à la barre de sorte que l'axe de rotation du gyroscope soit perpendiculaire/parallèle, etc.
Et je préfère que vous gardiez les aimants de côté pour l'instant.
A+

[invite187f8970]

C'est moi qui suis sincèrement désolé
Les axes ne sont pas solidaires. A la main, je peux faire tourner le gyroscope indépendamment de la barre. Le gyroscope est maintenu par une corde au plafond à l'intersection des deux cercles de l'image du gyroscope. La barre est posée sur un plan sans frottement (on imagine les masses au dessus de la barre dans ce cas).
Sur mon dessin, l'axe du gyroscope est parallèle à la barre.
La ficelle, c'est juste pour soutenir le poids du gyroscope, car il est suspendu, une corde verticale comme cela le gyroscope peut tourner sur lui même sur l'axe vertical (on suppose que la ficelle tourne facilement).
Les aimants c'était juste pour avoir les forces, on peut prendre des ressorts.
Pour résumé:
On attache le gyroscope au plafond. On place la barre 2m/m en dessous. On applique les forces par un système quelconque. Le gyroscope précessionne ET on fait tourner la barre pour qu'elle suivent la précession du gyroscope.

[LPFR]

Re.
Si le gyroscope n'est pas solidaire de la barre, il s'en fout de ce que vous faites à votre barre. Il restera là, sans "précessionner" en tournant inutilement sur son axe.

Je pense que vous avez de problèmes de base avec les gyroscopes.
Lissez le chapitre 9 de ce fascicule:
http://www.sendspace.com/file/ttrwye
A+

[invite187f8970]

J'ai fait la manip chez moi, et lorsque le gyroscope est attaché au plafond, si je lui applique un couple, il précessionne. Certes, si je fait tourner la barre, le gyroscope ne voit rien, ça je comprends bien. Par contre, et c'est là que les aimants sont importants: la barre attire le gyroscope à gauche et la barre repousse le gyroscope à droite (d'une force équivalente à 0.5 m) voir les flèches mon dessin. Le gyroscope voit bien un couple, non ? Et la barre se voit déchargée de 0.5m à gauche et chargée de 0.5m à droite, non ? Il y a forcément une réponse à non mais je ne comprendrai pas pourquoi le gyroscope ne verrait pas de couple puisque je lui en donne un.

[invite187f8970]

quand je dis "la barre attire le gyroscope à gauche" c'est la gauche sur le dessin ! en fait on attire vers le bas le gyroscope et la barre est attirée vers le haut (idem dans le sens inverse pour la droite) c'est peut être là dessus que l'on ne se comprends pas ?

[invite187f8970]

voici le dessin avec les forces

[LPFR]

Re.
Bon maintenant je vois votre manip.
C'est quoi le problème ?
A+

[invite187f8970]

ah, content
eh bien, le gyroscope précessionne, le centre de gravité ne bouge pas. La barre, si on la fait tourner en même temps que précessionne le gyroscope (on applique un couple), je pense qu'elle va tourner au centre de la barre hors le centre de gravité est situé plus à gauche ? Sans gyroscope, si on essaie de faire tourner la barre elle tourne sur son centre de gravité.

[invite187f8970]

Eh du coup je viens de comprendre, cela change le centre de gravité de la barre mais pas le centre de masse...

[invite187f8970]

Et autre question dans le domaine des gyroscopes, est ce que le gyroscope ci dessous (image) précessionne ?

[LPFR]

Bonjour.

ah, content
eh bien, le gyroscope précessionne, le centre de gravité ne bouge pas. La barre, si on la fait tourner en même temps que précessionne le gyroscope (on applique un couple), je pense qu'elle va tourner au centre de la barre hors le centre de gravité est situé plus à gauche ? Sans gyroscope, si on essaie de faire tourner la barre elle tourne sur son centre de gravité.

Je ne vois pas ce que vient faire ici le centre de gravité de la barre.
Si vous appliquez un couple sur le gyroscope il "précessionne". Et il s'en fout de la nature ou l'origine du couple.
La barre bougera suivant les contraintes qu'elle a et le forces qu'elle subit.

Pièce jointe 173885
Et autre question dans le domaine des gyroscopes, est ce que le gyroscope ci dessous (image) précessionne ?

Les forces bleues ne créent pas de couple. Si les forces rouges sont dans le même plan (celui du dessin, elles créent un couple vers la droite. Si elles sont perpendiculaires au plan du dessin et dans la même direction elles ne créent pas de couple.
Au revoir.

[invite187f8970]

J'ai oublié de dire que le gyroscope subit la somme des deux forces (on est bien en vue de dessus).
Merci !