Une animation permet d’élucider le paradoxe d’Aristote : pourquoi deux cercles concentriques, l’un ayant un diamètre inférieur à l’autre, parcourent-ils une distance égale s’ils sont tournés selon un cercle, et pourquoi une fois séparés, parcourent-ils des distances proportionnelles à leurs diamètres ?
1. Horaires
Rappel : un horaire donne la position d’un mobile en fonction du temps.
a) Donnez l’horaire (t) du centre C d’un cercle de rayon r qui roule sur un plan horizontal à vitesse .
b) Donnez l’horaire (t) d’un point P décrivant une trajectoire circulaire de rayon r à vitesse
angulaire ω constante.
c) Donnez l’horaire (t) d’un point P situé à une distance d du centre d’un cercle de rayon r roulant sans glisser sur un plan horizontal.
2. Cycloïdes
Construisez une animation permettant de faire rouler sans glissement une roue de rayon r sur un plan et d’obtenir la trajectoire d’un point solidaire de la roue et situé à une distance d du centre.
3. Le paradoxe d’Aristote
Deux cercles concentriques et solidaires de diamètres différents parcourent chacun la même distance (pas la même dans les deux cas) qu’on les tourne selon le petit ou le grand cercle :
Une fois séparés, ils parcourent chacun des distances proportionnelles à leurs diamètres :
Pour élucider ce paradoxe :
a) dessinez deux cercles concentriques, l’un ayant un diamètre inférieur à l’autre ;
b) faites rouler ces cercles solidaires :
• sur un plan horizontal tangent au petit cercle ;
• sur un plan horizontal tangent au grand cercle.
Observez attentivement l’animation et expliquez comment résoudre le paradoxe d’Aristote.
Voir l’article La cycloïde
Voir aussi (from Wolfram Demonstrations Project) Cycloid Curve Animation