PS91 – Bases de coordonnées
Simon CHABOT
5 octobre 2009
Table des matières
1 Coordonnées polaires – (2D) 2
1.1 Calcul des dérivées de vecteurs... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Expression de la vitesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Expression de l’accélération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Coordonnées cylindriques – (3D) 3
2.1 Expression de la vitesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Expression de l’accélération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Coordonnées sphériques – (3D) 4
3.1 Expression de la vitesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4 Passer d’une base à une autre 5
4.1 Des coordonnées cartésiennes aux coordonnées sphériques . . . . . . . . . . . . . 5
4.2 Des coordonnées sphériques aux coordonnées cartésiennes . . . . . . . . . . . . . 5
4.3 Des coordonnées cartésiennes aux coordonnées cylindriques . . . . . . . . . . . . 5
4.4 Des coordonnées cylindriques aux coordonnées cartésiennes . . . . . . . . . . . . 5
4.5 Des coordonnées polaires aux coordonnées cartésiennes . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.6 Des coordonnées cartésiennes aux coordonnées polaires . . . . . . . . . . . . . . . 6
1
1 Coordonnées polaires – (2D)
FIGURE 1 – Représentation d’un point M en coordonnées polaires
On a :
OM =ρ
eρ
1.1 Calcul des dérivées de vecteurs...
Projection de
eρdans la base cartésienne.
eρ= cos φ
ex+ sin φ
ey
˙
eρ=˙
φ× sin φ
ex+˙
φ×cos φ
ey
=˙
φ(sin φ
ex+ cos φ
ey)
=˙
φ
eφ
Projection de
eφdans la base cartésienne
˙
eφ=˙
φ× cos φ
ex˙
φ×sin φ
ey
=˙
φ(cos φ
exsin φ
ey)
=˙
φ
eρ
D’où : ˙
eρ=˙
φ
eφet ˙
eφ=˙
φ
eρ
2
1.2 Expression de la vitesse
v=˙
OM
= ˙ρ
eρ+ρ˙
eρ
= ˙ρ
eρ+ρ˙
φ
eφ
1.3 Expression de l’accélération
a=˙
v
= ¨ρ
eρ+ ˙ρ˙
eρ+ ˙ρ˙
φ
eφ+ρ¨
φ
eφ+ρ˙
φ˙
eφ
= ¨ρ
eρ+ ˙ρ˙
φ
eφ+ ˙ρ˙
φ
eφ+ρ¨
φ
eφρ˙
φ2
eρ
=¨ρρ˙
φ2
eρ+2 ˙ρ˙
φ+ρ¨
φ
eφ
2 Coordonnées cylindriques – (3D)
FIGURE 2 – Représentation d’un point M en coordonnées cylindriques
On a :
OM =ρ
eρ+z
ez
2.1 Expression de la vitesse
De façon à analogue à la précédente, on trouve :
v= ˙ρ
eρ+ρ˙
φ
eφ+ ˙z
ez
3
2.2 Expression de l’accélération
De même :
a=¨ρρ˙
φ2
eρ+2 ˙ρ˙
φ+ρ¨
φ
eφ+ ¨z
ez
3 Coordonnées sphériques – (3D)
FIGURE 3 – Représentation d’un point M en coordonnées sphériques
On a :
OM =ρ
eρ
3.1 Expression de la vitesse
v= ˙ρ
eρ+ρ˙
θ
eθ+ρ˙
φsin θ
eφ
4 Passer d’une base à une autre
4.1 Des coordonnées cartésiennes aux coordonnées sphériques
ρ=px2+y2+z2
θ= arccos z
ρ
φ=(arccos x2
x2+y2Si y>0
2πarccos x2
x2+y2Si y < 0
4
4.2 Des coordonnées sphériques aux coordonnées cartésiennes
x=ρsin θcos φ
y=ρsin θsin φ
y=ρcos θ
4.3 Des coordonnées cartésiennes aux coordonnées cylindriques
ρ=px2+y2
φ= arctan y
x
z=z
4.4 Des coordonnées cylindriques aux coordonnées cartésiennes
x=ρcos φ
y=ρsin φ
z=z
4.5 Des coordonnées polaires aux coordonnées cartésiennes
x=ρcos φ
y=ρsin φ
4.6 Des coordonnées cartésiennes aux coordonnées polaires
ρ=px2+y2
φ= arctan y
x
5
1 / 5 100%
La catégorie de ce document est-elle correcte?
Merci pour votre participation!

Faire une suggestion

Avez-vous trouvé des erreurs dans linterface ou les textes ? Ou savez-vous comment améliorer linterface utilisateur de StudyLib ? Nhésitez pas à envoyer vos suggestions. Cest très important pour nous !