Vecteur accélération instantanée

On écrit le vecteur accélération instantanée :

a→=dv→dt=d2OM→dt2

il représente le taux de variation du vecteur vitesse par unité de temps

Composantes dans différents repères

Coordonnées cartésiennes

a→=d2xdt2ex→+d2ydt2ey→+d2zdt2ez→

Coordonnées cylindriques

voir Dérivation des vecteurs unitaires (par rapport au temps)#Dérivée du vecteur e theta

a→=(r..−rθ2.)er→ + (2r.θ. + rθ..)eθ→+z..ez→

(démonstration : [[Poly Meca.pdf#page=65]])

Dans la base de Frenet

pour rappel, on avait défini dans Vitesse d'un point matériel :

v→=dldtuT→

Ainsi,

a→=dv→dt=d2ldt2uT→+dldtduT→dtOn peut y réécrire sous la forme : d2ldt2uT→+dldtduT→dldldt=d2ldt2uT→+(dldt)2duT→dl

On identifie ensuite l'expression du vecteur uN, voir Base de Frenet

a→=d2ldt2uT→ + (dldt)2uN→RC

Ainsi, on peut exprimer l'accélération sous la forme :

a→=aT uT→ +aN uN→

où :

aT représente l’accélération tangentielle : aT=d2ldt2=d||v→||dtaN représente l’accélération normale : aN=(dldt)2=1RC=v2RC

Remarque : si un point parcourt une trajectoire curviligne à vitesse ||v|| constante, alors l'accélération tangentielle est nulle, donc son vecteur accélération est toujours normal à la trajectoire, dirigé vers l'intérieur, et d'autant plus grand que le rayon de courbure Rc est petit.