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Célérité d'une onde mécanique


terminaleCélérité d'une onde mécanique

#msg2102045#msg2102045 Posté le 30-09-10 à 22:00
Posté par Profilimene31 imene31


]En 1990, les ingénieurs de la SNCF qui préparaient le record de vitesse de TGV furent confrontés au phénomènes suivant : le train ne pouvait dépasser 500 kilomètre par heure car,à cette vitesse , le captage du courant devient difficile à cause des mouvent qui agitent la caténaire( le câble tendu, suspendu à l'horizentale au dessus du train ou circule le courant). Ce courant alimentant la motrice est prélevé par le pantograpghe
, un bras articulé situé sur le toit. La caténaire vibre verticalement dans une direction perpendiculaire à son axe : des ondes s'y propagent .
Une caténaire de TGV est constitué d'un cable de cuivre pur de masse linéique 1.4 kilogramme par mètre sur lequel est exercé une tension de 26000 newtons. La vitesse des ondes le long de la caténaire vaut environ 500 kilomètres par heurs
soit une vitesse comparable à celle des trains les plus rapides . le phénomène dégrade le captage du courant jusqu'a entrainer la disjonction des engins de traction , voire des avaries sur les installations.
Ainsi , la vitesse de propagation de ce type d'onde apparait comme une vitesse limites . Il existe un "mur de la caténaire" comme il existe un mur du son . Sur une voie de  TGV normale , ou la vitesse de propagtion des ondes est
proche de 500 kilomètre par heure , un bon capatge de l'électricité n'est possible que si le TGV ne dépasse pas 470 kilomètres par heure . La SNCF a d'ailleurs spécifié que pour des trajets normaux la vitesse de ses TGV ne devait jamais excéder 70 pour cent de la vitesse de propagation des ondes le long de la caténaire.
Pour franchir la barre symbolique des 500 kilomètre par rails il faut donc augmenter la vitesse de propagation des ondes le long de la caténaire . Pour y parvenir , les ingénieurs avaient le choix  entre deux solution : varier la masse par unité de longuer de la caténaire ou varier sa tension . La première solution imposait de changer de matériau et de choisir le cadium moins dense que le cuivre . Cependant , le temps disponible pour préparer le record de vitesse
ne suffisait pas pour concevoir , fabriquer et tester des caténaire d'un nouveau type . Aussi les ingénierus ont-ils choisi varier la tension de la caténaire . Cette précaution a porté la vitesse de propagation des ondes à 532 kilomètres par heure sur tout le trançon du record . Finalement , le 18 mai 1990, la rame 325 a pu atteindre la vitesse record de 515.3 kilomètre par heure.




Questions  

Les auteurs ont utilisé à plusieurs repsrises dans le textes le mot vitesse. Son emploie est il toujours correct ? Un synonyme ?
Sont emploi n'est pas toujours correct , on pourrait le remplacer par célérité.

Les ondes qui s'y propagent le long de la caténaire sont t elles progressives , mécaniques ?
Les 2 + justifications

Types d'ondes se propageant dans la caténaire ?
Transversales + justifications


Les paramètres qui interviennent dans la propagation de l'onde le long de la caténaire ?
Cadium et cuivre ! ?


Il existe une relation simple entre v la célérité d'une onde dans une corde,tension T exercée sur la corde et masse linéique de la corde . A partir du texte proposer une unité pour es trois grandeurs  puis donner une expression
Kilomètres Kilogramme et Newton
V = smb]

On se propose de réaliser en laboratoire une ou plusiers manipulation permettant de mettre en évidence l'influence du paramètre tension . Pour modifier la tension de la corde , on utilise des masses de 10 kg et 20 kg . Ces mesures ont été reportées dans un tableau
M en kg 10 et 20
dt  22.3 ms et 15.8 ms
T=P=M.g 98.0N et 196 N
v( m/s) 67.3 m/s 95.1 m/s
[smb]racineT/smb]  9.9 et 14
v / [smb]racineT/smb]  6.8 et 6.8

Ces mesures sont elles en accord avec l'expression que vous avez choisie dans la question 5 ?
Conclure dans quel sens doivent varier les facters déterminés e 4 pour augmenter la célarité de l'onde .






Bonsoir
Comme vous pouvez le remarquer , les dernières question je bloque , je n'arrive pas a avancer , toutes aides est la bienvenue , Merci d'avance
re : Célérité d'une onde mécanique#msg2102059#msg2102059 Posté le 01-10-10 à 08:45
Posté par ProfilColl Coll Moderateur

Bonjour,

Plusieurs problèmes relatifs à cette question ont été postés récemment dans le forum. Tu y trouverais nombre de réponses.

Questions 1, 2 et 3 : D'accord

Question 4 : Ce n'est pas vraiment la réponse attendue. Considère bien la suite (questions 5 et 6) pour bien répondre à cette question 4

Question 5 : Peux-tu écrire correctement tes réponses qui ne sont pas faciles à comprendre ?
Unité de la célérité : ...
unité de la tension : ...
unité de la masse linéique : ...
Expression proposée pour la célérité : ... (utilise l'analyse dimensionnelle pour ta proposition)

Question 6 : Ce que tu as écrit est à peu près illisible.
Qu'est-ce qui appartient à l'énoncé ?
Qu'est-ce qui appartient à ta proposition de réponse ?

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re : Célérité d'une onde mécanique#msg2102064#msg2102064 Posté le 01-10-10 à 15:05
Posté par Profilimene31 imene31

Question 5

Il existe une relation simple entre v la célérité d'une onde dans une corde,tension T exercée sur la corde et  masse linéique de la corde . A partir du texte proposer une unité pour es trois grandeurs  puis donner une expression

Unité de la célérité : V et c'est en m/s
unité de la tension : N et c'est en Newton
unité de la masse linéique : Kg, Kilogramme
Expression proposée pour la célérité : v= racine carré de T /

Question 6

On se propose de réaliser en laboratoire une ou plusiers manipulation permettant de mettre en évidence l'influence du paramètre tension . Pour modifier la tension de la corde , on utilise des masses de 10 kg et 20 kg . Ces mesures ont été reportées dans un tableau

M (kg)     10kg            20 kg
dt         22.3 ms         15.8 ms
T=P=M.g    98.0 N          196 N
v( m/s)    67.3 m/s        95.1 m/s
racine T    9.9            14
v /racineT  6.8            6.8



Question 7

Ces mesures sont elles en accord avec l'expression que vous avez choisie dans la question 5 ?

Question8

Conclure dans quel sens doivent varier les facters déterminés e 4 pour augmenter la célarité de l'onde .


> Pour la question 4 si je regarde les question 5 et 6 c'est la masse et la tension.
> Pour la question 6 , c'est un tableau avec les information qui sont cencé aider pour la réponse , mais je bloque toujours !


Merci
re : Célérité d'une onde mécanique#msg2102112#msg2102112 Posté le 01-10-10 à 22:29
Posté par Profilimene31 imene31

De l'aide svp ?
re : Célérité d'une onde mécanique#msg2102116#msg2102116 Posté le 02-10-10 à 08:26
Posté par ProfilColl Coll Moderateur

Question 5 : Très bien. Donc tu proposes une relation entre célérité de l'onde sur la caténaire (ou sur une corde : de piano, de violon, etc.), la tension de cette caténaire et sa masse linéique.

Question 6 : Je ne vois pas de question. Simplement des résultats d'une expérience où l'on a fait varier la tension, mesuré la célérité et calculer le rapport de la célérité à la racine carrée de la tension. Pour ces deux cas ce rapport semble constant.

Question 7 : Les résultats de la "question 6" contredisent-ils ou non ton hypothése de relation énoncée à la question 5 ?
Autre formulation : la relation 3$ v\,=\,\sqrt{\frac{T}{\mu}} est-elle compatible avec les résultats du tableau de la "question 6" ?

Question 8 : En supposant correcte la relation précédente, que faut-il faire pour augmenter la célérité d'une onde sur une corde ? Comment faire varier les paramètres dont dépend cette célérité ?
_______________

La physique qui ne serait qu'exercices d'application numérique de formules incompréhensibles n'aurait vraiment aucun intérêt.
Mais chercher à "faire parler" les relations établies par l'expérience ou par la théorie et qui ne sont pas contredites par l'expérience, voilà qui devient intéressant !

re : Célérité d'une onde mécanique#msg2102179#msg2102179 Posté le 02-10-10 à 17:55
Posté par Profilimene31 imene31

A la question "ces mesures sont elles en accord avec l'xpression ..." je ne vois toujours pas , j'ai esseyé avec les valeurs du tableau de faire plusiseurs calcule , mais je n'arrive a rien !

Question 8 :
Les paramètres cités à la question 4 sont la Tension et la Masse , afin d'augmenter la célérité d'une onde sur une corde , il faut augmenter ces deux paramètres .





> Coll, merci pour votre aide.
re : Célérité d'une onde mécanique#msg2102204#msg2102204 Posté le 02-10-10 à 19:43
Posté par Profilimene31 imene31

Une petite aide ?
re : Célérité d'une onde mécanique#msg2102214#msg2102214 Posté le 02-10-10 à 20:31
Posté par ProfilColl Coll Moderateur

Les résultats de la "question 6" sont-ils en contradiction ou non avec l'hypothèse selon laquelle la célérité serait proportionnelle à la racine carrée de la tension ?

Question 8 : Je suis très étonné. Quand je regarde un violon ou l'intérieur d'un piano, je constate que plus les notes sont aiguës, plus les fréquences sont élevées, plus l'on cherche des célérités élevées sur les cordes et plus les cordes sont fines, donc ont des masses linéiques faibles...

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