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Chute d'une balle de ping pong & Equa Diff

Posté par
marine029
27-11-08 à 20:20

Bonsoir à tous ! J'ai quelques difficultés a finir un exercice sur les équation différentielles.
Voici l'éxercice et les réponses aux questions, mais je bloque sur la dernière

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-Une balle de ping-pong est lâchée dans l'air. Le bilan des forces à un instant t >0 conduit au schéma...
F vecteur va vers le haut et P vers le bas (normal)
-F (vecteur) est la force de frottement
-P(vecteur) le poids de la balle

-On note v(t) la vitesse de la balle à l'instant t. Pour t=0 la vitesse est nulle.
-On admet que la valeur de la force de frottement est proportionnelle au carré de la vitesse. ...F=(mg/64)*v², ou m est la masse de la balle. g=9.8m.s-1
-D'après la deuxième loi de Newton le bilan des forces conduit à P+F(vecteurs)=ma (a vecteur) ou a vecteur représente l'accélération subie par la balle.
- En projettant sur un axe vertical orienté positivement vers le bas, on obtient, mg-F=m(dv/dt) (1)
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1a) Traduire l'équation (1) par une équation différentielle (2) d'inconnue v.
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pour cette question : avec la relation  mg-F=m(dv/dt), en remplaçant F et en simplifiant par m j'arrive à g-gv²/64=v'

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1b) On admet l'existence d'une solution v de l'équation différentielle trouvée précedemment. Construire une approximation de la courbe représentant v en utilisant la méthode itérative d'Euler, avec un pas h=0.1.
Pour cela, choisir x0=0 et poser pour tout n>0, xn+1=xn+h.
Poser ensuite y0=v(x0) et yn=v(xn)

yn+1=yn+h*9.81(1-y²n/64)
Dans un tableur, affichez les valeurs de xn et yn, pour n compris entre 0et30...
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Ici j'obtient une suite de point croissant majorés par 8

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2a) On suppose que pour tout t> ou égal à 0, v(t)<8.
On pose alors pour tout t>ou égal à 0, w=1/(v-8).
Déterminer une équation différentielle de la forme y'=ay+b vérifiée par w.
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Je transforme cette nouvelle égalité pour arriver à v=(1/w)+8
Ensuite comme w vérifie l'équa diff, j'ai remplacé v par (1/w)+8 dans g-gv²/64=v'
En simplifiant j'arrive à: gw/4 + g/64 = w'

_________
b) Résoudre l'équation en tenant compte des conditions initiales et en déduire v.
------------------------------------------------------------------------------------
Les solution de cette équation sont les fonctions définies sur R par ke^(gw/4)-1/16
Etant donné que t(0)=0, j'ai trouvé k=1/16
L'équation équivaut donc à 1/16*e^gw/4 - 1/16


C'est ici que je bloque, je ne trouve pas la relation permettant de déduire "v" si vous avez quelques idées je suis tout a votre écoute  !

merci merci et bonne soirée !

Posté par
coriolan
re : Chute d'une balle de ping pong & Equa Diff 28-11-08 à 16:05

bonjour,
à t=0,v=0 donc w=-1/8
-1/8=k-1/16  donc k=-1/16
l'équation de w est
w=-1/16*(exp(gt/4)+1)
or w=1/(v-8)
Si on remplace w par cette expression et on obtient
v=8-(16/(exp(gt/4) +1).

je n'ai pas comparé avec la courbe obtenue avec Euler.Cependant,l'équation montre que si t alors 16/(exp(gt/4) +1)0 donc v 8.C'est en cohérence avec ce que montre "Euler"

Posté par
marine029
re : Chute d'une balle de ping pong & Equa Diff 28-11-08 à 16:16

A oui bien vu
Je m'étais embarquée dans trucs pas possible...
Merci beaucoup!

Posté par
bacca
re : Chute d'une balle de ping pong & Equa Diff 11-12-08 à 19:39

Bonjour, j'ai aussi quelques petits problèmes pour cette exercice, je n'arrive pas à prouver la question 1.b,
Yn+1=Yn+h*9.81(1-(Yn²)/64)
Pouvez-vous m'aider s'il vous plaît, c'est assez urgent!

merci

Posté par
coriolan
re : Chute d'une balle de ping pong & Equa Diff 11-12-08 à 21:26

bonjour ,
je te conseille les explications détaillées sur ce site

dans le cas de ton exercice,Y représente v , n représente t,h représente t
on pourrait donc écrire
v(t+1)=v(t)+(\frac{dv}{dt})_t.h
or (\frac{dv}{dt})_tse calcule à partir de g-\frac{gv^2_{(t)}}{64}

Posté par
bacca
re : Chute d'une balle de ping pong & Equa Diff 12-12-08 à 18:18

ok je vais eesayer et aller voir le site que tu m'as dis!

merci

Posté par
bacca
re : Chute d'une balle de ping pong & Equa Diff 13-12-08 à 17:04

je n'arrive pas à m'en sortir, je ne vois pas par ou commencer!
j'ai été voir le site, mais je vois pas en quoi il peut m'aider pour démontrer Yn+1=Yn+h*9.81(1-(Yn²)/64)
cry::?:(:



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