Dynamique des systèmes : PFD, théorème de l'énergie cinétique

La dynamique étudie le lien entre les forces appliquées à un système et son mouvement. Le Principe Fondamental de la Dynamique (PFD), ou deuxième loi de Newton, s'écrit en translation : ΣF_ext = m × a, où m est la masse et a l'accélération du centre de gravité. Par exemple, pour un chariot de 50 kg soumis à une force motrice de 200 N et une friction de 50 N, l'accélération vaut a = (200 - 50)/50 = 3 m/s². En rotation autour d'un axe fixe, le PFD s'écrit : ΣM_Δ(F_ext) = J_Δ × α, où J_Δ est le moment d'inertie par rapport à l'axe et α l'accélération angulaire. Le théorème de l'énergie cinétique (TEC) relie la variation d'énergie cinétique au travail des forces : ΔEc = ΣW(F_ext). Par exemple, pour freiner un véhicule de 1000 kg roulant à 20 m/s jusqu'à l'arrêt, le travail de la force de freinage doit être égal à -½ × 1000 × 20² = -200 kJ. Le TEC est particulièrement utile lorsque l'on cherche des grandeurs énergétiques sans passer par l'accélération.