Le torseur est un outil indispensable en mécanique du solide.
En mécanique du point 3 paramètres suffisent à définir la cinématique ( position, vitesse, accélération) du point dans l´espace. En mécanique du solide il faut également ajouter la notion de rotation du solide ( 3 paramètres supplémentaires). C´est la fonction du torseur.
Le torseur cinématique définit le champ des vitesses du solide ( cad la vitesse en tout point du solide). Il se compose d´une résultante ( vecteur libre) et du moment en un point ( vecteur lié).
Pour les vitesses la résultante représente les rotations du solide ( 3 degrés de liberté) et le moment la vitesse en un point ( 3 degrés de liberté)
W = résultante = vecteur rotation instantanée
V(A) = vitesse en A = moment du torseur cinématique en un point A du solide.
Pour 2 points A et B du solide on a :
V(B) = V(A) + W^AB ( produit vectoriel)
Il y a 3 types de torseurs :
- glisseur si l´invariant scalaire W.V(A) = 0 avec W non nul pour tout A du solide ( produit scalaire)
Il existe alors une droite D où la vitesse est nulle : C´est le support du glisseur.
Exemple de glisseur : Rotation autour de D
- Couple si W = 0. Le champ des vitesses est uniforme ( constant)
Exemple : Translation
- Torseur quelconque :
W.V(A) non nul
Il existe une droite D où la vitesse est parallèle à W. C´est l´axe central du torseur.
Exemple : mouvement hélicoïdal = translation delon D + rotation autour de D
Si ( S) en rotation autour d´un vecteur unitaire k d´un angle a le vecteur rotation instantanée s´écrit W = da/dt k
Autres torseurs importants :
- Torseur cinétique
- Torseur dynamique
- Torseur des forces extérieures à un solide constitué d´une résultante ( une force) et d´un moment ( 2 forces de même intensité, de même direction et de sens opposé dont les lignes d´action ne sont pas confondues). Le moment tend à faire tourner le solide.
Le principe fondamental de la dynamique du solide dit que dans un référentiel galiléen le torseur dynamique du solide est égal au torseur des forces extérieures au solide