Puissance des efforts de liaison parfaite

Si deux solides sont liés sans jeu et sans frottement, alors, quel que soit le mouvement autorisé par la liaison, la puissance des inter-efforts entre ces deux solides est nulle.

\(S_1\) et \(S_2\) ont une liaison parfaite si : \(P_i(S_1,S_2) = 0\)

ComplémentMéthode rapide pour retrouver les torseurs des liaisons parfaites normalisées

L'un des intérêts pratiques de la formule précédente est de pouvoir retrouver facilement, pour une liaison parfaite donnée, le torseur des actions mécaniques à partir du torseur cinématique (ou l'inverse).

On connaît par exemple le torseur cinématique d'une liaison pivot glissant d'axe \(\vec x\).

Exemple de pivot glissant

Écrivons le torseur cinématique connu, ainsi que le torseur des actions mécaniques, pour l'instant inconnu, donc à priori complet :

\[\mathcal{V} (S_1 / S_2) = {\begin{array}{c} \\ \\ \\ \end{array}}_O \left\{ \begin{array}{cc} \omega_x & V_x \\0 & 0 \\ 0 & 0 \end{array}\right\} \qquad \mathcal{T} (S_2 \rightarrow S_1) ={\begin{array}{c} \\ \\ \\ \end{array}}_O \left\{ \begin{array}{cc} X & L \\Y & M \\ Z & N \end{array}\right\}\]

\(P_i(S_1,S_2) = 0\), donc \(L \cdot \omega_x + X \cdot V_x = 0\), quels que soient \(\omega_x\) et \(V_x\).

Ainsi : \(X = L = 0\), donc \(\mathcal{T} (S_2 \rightarrow S_1) ={\begin{array}{c} \\ \\ \\ \end{array}}_O \left\{ \begin{array}{cc} 0 & 0 \\Y & M \\ Z & N \end{array}\right\}\)

Autre exemple : retrouver la relation entre l'effort axial et le moment axial dans une liaison hélicoïdale d'axe \(\vec x\) :

Liaison hélicoïdale

Écrivons les torseurs connus :

\[\mathcal{V} (S_1 / S_2) = {\begin{array}{c} \\ \\ \\ \end{array}}_O \left\{ \begin{array}{cc} \dot\alpha & p \dot \alpha / 2 \pi \\0 & 0 \\ 0 & 0 \end{array}\right\} \qquad \mathcal{T} (S_2 \rightarrow S_1) ={\begin{array}{c} \\ \\ \\ \end{array}}_O \left\{ \begin{array}{cc} X & L \\Y & M \\ Z & N \end{array}\right\} \]

\(P_i(S_1,S_2) = 0\), donc \(L \cdot \dot \alpha+ X \dot \alpha p / 2 \pi= 0\), ainsi \(L = - X p / 2 \pi\)