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Niveau licence
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Optique Géométrique

Posté par
sawyer13
02-10-13 à 14:27

Bonjour, j'ai quelques soucis à résoudre cet exercice, j'ai l'impression qu'il manque des données, pouvez-vous m'aider ?

Pour se cacher des prédateurs, une grenouille s'est accrochée sous un des nénuphars qui
flotte sur l'étang. La grenouille a une hauteur h et le nénuphar un rayon R et une épaisseur très faible.
a)Quel doit être le rayon minimal R0 du nénuphar pour que les pieds de la grenouille ne soient pas
visibles par un prédateur situé en-dehors de l'eau ?

b)On suppose R < R0
Montrer que les rayons diffusés par les pieds de la grenouille et sortant de
l'eau ont une inclinaison dans l'air comprise entre deux valeurs que vous calculerez.

Données :
Indice de l'eau n = 1.33 , R = 10cm et h = 10 cm.

Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 02-10-13 à 14:30

Bonjour,

Il ne manque rien.
On supposera simplement que la grenouille ressemble à un fil de hauteur h situé au centre du nénuphar qui est lui-même un disque.

Posté par
sawyer13
re : Optique Géométrique 02-10-13 à 14:35

d'accord, je ne trouve pas alors le rayon minimal, un petit coup de pouce me serait utile

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 02-10-13 à 14:39

Que se passe-t-il quand un rayon lumineux passe d'un milieu à un milieu d'indice de réfraction plus faible ?

Posté par
sawyer13
re : Optique Géométrique 02-10-13 à 20:07

Il y a réflexion totale lorsque n1 > n2 mais je ne vois pas en quoi cela peut m'aider :/

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 02-10-13 à 20:12

Il peut y avoir réflexion totale.

Pour que cela t'aide il faut que tu réfléchisses...

Posté par
sawyer13
re : Optique Géométrique 02-10-13 à 20:17

j'y suis depuis cet aprem' impossible ...

Posté par
sammyfaimal
re : Optique Géométrique 28-02-15 à 15:39

Bonjour ,
je me présente je suis titulaire d'un bts électronique , et me suis réorienté dans une l3 pluri-science et cet exercice est présent dans mes exercices corrigés . Cependant on me donne seulement que les résultats sans détails de calcul :
a) 11.4 cm
b)90° et 70.1 °

Alors pour le a) j'ai considéré que mes rayons partaient des pieds de la grenouille pour aller a la fin du nénuphar ou je place donc mon axe central afin de voir dans quel direction il parte une fois la réfraction entre les milieux n1 ( eau) et n2 (air) . J'ai calculé mon I(limite)=48.75. Et par la suite j'ai tenté a l'aide de la trigonométrie de trouvé donc R0 mais j'ai l'impression qu'il me manque un élément puisque tout d'abord j'utilise pour l'hypoténuse la valeur de ma construction graphique et mon cos ( du triangle formé par la construction)je trouve r0=12.85 cm ce qui n'est pas le résultat de ma correction .
Étant donné que mon cours ne porte que sur les lois de Snell-Descartes , je ne comprends pas comment déterminer cet distance et une aide pourrait fortement m'aider a comprendre l'application que l'on me demande ici
b) Ici le problème est sensiblement le même étant donné que je ne comprends pas la relation qui lie R a mon système et que je ne saisis pas pourquoi sans modification des deux milieux , dans lesquelles évolue les rayons , il y a une incidence sur les valeurs d'inclinaisons ( je pensais que cela dépendait du départ des rayons

Je vous remercie d'avance des réponses que je pourrais trouver sur ce forum , ou même les indices ou indications que les membres pourront partager . Cordialement

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 28-02-15 à 17:12

Bonjour,

Je suppose que tu as commencé par faire une figure...

Optique Géométrique

P symbolise les pieds de la grenouille
C représente le centre du nénuphar

Posté par
sammyfaimal
re : Optique Géométrique 28-02-15 à 17:17

Bonsoir ,
Le schéma que tu présentes et le même que j'ai effectué sur mon brouillon , avec les mêmes valeurs . Bonne supposition , jusqu'ici mon raisonnement est le même.

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 28-02-15 à 17:23

Alors je ne comprends pas bien comment tu ne peux pas trouver le rayon du nénuphar...

Posté par
sammyfaimal
re : Optique Géométrique 28-02-15 à 19:13

Bonsoir,
  Je n'ai pas de base dans ce domaine étant donné mon parcours(sti électronique + bts se) donc il est aise a mon avis de comprendre pourquoi je bloque a ce problème.J'ai débuté cet matière cet année en enseignement a distance et cet exercice corrigé n'est a mon avis pas assez détaillé ( du moins pour ma part ) pour quelqu'un qui n'a jamais pratiqué ce domaine .

  Donc je me retrouve avec un angle limite qui si je le dépasse me reflecte totalement ma grenouille donc je serais tenté de dire que pour résoudre le problème de "cacher ma grenouille "  je dois augmenter le rayon du nénuphar donc R0>R(10cm) mais je suis incapable d'en justifier la raison au moyen du rapport n1sini1=n2sini2 .
  Mais mon système a déjà comme donné le rayon actuel du nénuphar et la taille de la grenouille . On a calculé l'angle limite avant la réflexion total ( qui me donne 1 des valeurs extrêmes des rayons des pieds de la grenouille 90° et en faisant un schéma théorique et en calculant l'angle Ir  avec disons un tracé aux échelles j'obtiens 76° pour I1 de 46° )
  Donc je comprends mieux je pense le raisonnement de la B) mais la A) est un problème dont je ne vois pas la solution .
Après si la solution te parait si évidente peut être avec un peu de recul je verrais une issue , mais la à cours d'idée et de raisonnement.

je te remercie de ta lecture
Cordialement




  

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 28-02-15 à 20:51

Aucun problème avec ton parcours.
Un élève de troisième, au collège, trouve la solution avec le dessin que j'ai posté à 17 h 12

Posté par
VANDERICO
OPTIQUE GEOMETRIQUE 01-03-15 à 13:40

Bonjour a tous pour cet exercice moi memme j ai le memme shemat mais je pense que dan un triangle on calcule un coté a partir de 2 autres ou un angle et un coté ; mais ici on a un angle et rien d autre;tu pourras trvailler avec un inconnu qui est l abcice horizontale minimale d du prédateur pris en I avec C comme origine

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 01-03-15 à 14:58



Bonjour VANDERICO

Vous faites un concours pour savoir qui sera le plus mauvais ?
Ici, on connaît tous les angles du triangle rectangle...

Posté par
VANDERICO
optique 02-03-15 à 10:51

bonjour coll
en vrai  je ne sait pas calculer un coté dans un triangle ou je n ais que des angle;je n ais pas poster cet exercice mais j aimerai bien le resoudre; mais je pense  que connaitre un coté du triangle donné alegerais les chose , donne moi juste un indice sur ce coté

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 02-03-15 à 10:54

Il suffit de lire l'énoncé...

PC = h = 10 cm

Posté par
VANDERICO
OPTIQUE 02-03-15 à 11:30

BONJOUR
MERCI POUR LE COUP DE POUSSE
je prenai pc comme le rayon

Posté par
sammyfaimal
re : Optique Géométrique 02-03-15 à 11:34

Bonjour
@Vanderico
IL te suffit de déterminer les angles ,
Ensuite tu as ton coté BC , tu peux construire une nouvelle figure avec tes données qui te donneras ton r0 puisque tu as un angle droit et un angle que tu as calculé I(limites)=48.75  et tu as la somme des angles d'un triangle fait 180°,donc tu connais les 3 angles du triangle et 1 coté pc=h=10cm ( sur ma figure j'ai 11.5cm le résultat de ma correction étant 11.4cm ).
@Coll:
"Vous faites un concours pour savoir qui sera le plus mauvais ? " Je pense que c'est très déplacé je n'ai ni manqué de respect au forum ni au modérateur puisque au travers de cette phrase qui n'as pas lieu d'être dans un forum ou le respect est censé être de mise cela ne répond en rien en question ni n'aide a la compréhension.

Cela n'empêche que je te remercie de la promptitude de tes réponses , et d'avoir pris du temps pour me/nous répondre.
Cordialement  

Posté par
Coll Moderateur
re : Optique Géométrique 02-03-15 à 11:39

Je ne crois pas manquer de respect.
Je constate que des étudiants en licence rivalisent pour ne pas savoir faire un exercice que l'on trouve au programme de lycéens en première, dès le début de l'optique géométrique.
Mais, comme le disent les media : "Le niveau monte"...

Posté par
Bandicoot
re : Optique Géométrique 25-09-19 à 18:52

Bonjour,

Je me permets de faire remonter le sujet. J'ai essayé le même exercice afin de m'entrainer. J'ai trouvé la même réponse que le a).

Mais pour le b), je trouve un résultat de 82° au lieu de 71° comme indiqué.

Voilà ce que j'ai effectué :

On sait que l'angle d'incident est égal à 48,75°, on cherche donc l'angle réfracté, noté θr.
On applique la formule Snell-Descartes qui dit :

n1sinθi = n2sinθr
Sachant que n1=neau=1,33 & n2=nair=1

\Theta r=arcsin(\frac{n1.sin\Theta i}{n2})
\Theta r=arcsin(\frac{1,33.sin(48,75)}{1}) = 82°

J'ai sans doute mal exécuté le calcul, pouvez-vous me mener vers la bonne voie ?

Je vous remercie.

Posté par
vanoise
re : Optique Géométrique 25-09-19 à 19:25

Bonsoir
Je viens de faire le calcul que tu as posé ; j'obtiens 89,41°. Cette valeur est très proche de la valeur 90° attendue. L'écart s'explique par les arrondis de calculs. Quand on calcule l'angle de réfraction limite, on obtient : 48,75347°, valeur logiquement arrondie à 48,75°.
Pas de problème donc dans les messages précédents. Es-tu bien sûr que ta calculatrice est en mode "degrés" ?

Posté par
Bandicoot
re : Optique Géométrique 25-09-19 à 19:47

Bonsoir,

Merci de t'avoir donné la peine. Effectivement, après revérification ça donne bien 90°, autant pour moi.

Par contre, pourquoi un des intervenants trouve 46° l'angle qui forme 90° avec le 48,75°.  90-48,75=41,25 ?

Posté par
Bandicoot
re : Optique Géométrique 25-09-19 à 19:52

Pour trouver la seconde valeur, on procède bien par :

\Theta r=arcsin(\frac{1,33.sin(41,25)}{1}) = 61° ? (remarque, même là ça ne colle pas avec les 71° attendu)

(désolé du double post)

Posté par
Bandicoot
re : Optique Géométrique 25-09-19 à 21:55

Petit up, que j'en termine avec cette petite question

Posté par
vanoise
re : Optique Géométrique 25-09-19 à 22:05

Dans tout ce qui précède, tu peux considérer les interventions de Coll comme fiables. Pour les autres...

Posté par
Bandicoot
re : Optique Géométrique 25-09-19 à 22:13

L'un deux avait tout de même l'exercice corrigé qui donnait comme résultats : 90° et 70.1° contre 90° et 61° pour moi

Bon en tout cas, je te remercie de m'avoir donné de ton temps, bonne soirée !

Posté par
vanoise
re : Optique Géométrique 25-09-19 à 23:09

\Theta r=arcsin(\frac{1,33.sin(45)}{1}) = 71,1°
Puisque h=R, l'angle de réfraction vaut 45°. Refais une figure pour t'en convaincre si nécessaire.



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