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Niveau école ingénieur
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Différentielle

Posté par
physrela
18-05-14 à 17:25

Bonjour,

J'ai un exercice à résoudre à l'aide du calcul différentiel. Voici l'énoncé et ensuite le résultat que je trouve :

La période d'un pendule simple est T = 2(L/g) . Calculer la variation du champ de pesanteur nécessaire à une augmentation relative de 1% de la période.

J'ai utilisé les différentielles logarithmiques et je trouve dg = -g/200.

Est-ce le bon résultat ?

Merci d'avance.

Posté par
physrela
re : Différentielle 18-05-14 à 20:15

Posté par
prbebo
Différentielle 18-05-14 à 21:40

Bonsoir physrela,

la différentielle relative (ou logarithmique) conduit, lorsque la seule variable est g, à dT/T = - dg/(2g) ( le signe - vient du fait que g est au dénominateur de la relation qui exprime T, donc que T augmente si g diminue, et le facteur 1/2 vient de la racine carrée). Démonstration sur demande.
Donc, pour pour que T augmente de 1% il faut que g diminue de 2% : dg/g = - 0,02. Si on connait la variation de g avec l'altitude (programme de terminale S, donc dans le cursus "école d'ingénieur" ça ne doit pas être un problème), on peut avec la même facilité calculer à quelle altitude ça correspond.
Si tu as encore des pb avec cette question n'hésite pas.

Prbebo.

Posté par
physrela
re : Différentielle 19-05-14 à 08:37

Bonjour prbebo,

Merci de votre réponse. J'avais fait une petite erreur de calcul mais la méthode était bonne. Dans un second temps, on garde la même expression pour T mais on pose g = \frac{g_0}{(1+\frac{z}{R_T})^2}.

Je trouve dans ce cas que lorsque T augmente de 1%, je trouve que z augmente également de 1%.

Posté par
prbebo
Différentielle 19-05-14 à 18:33

Bonjour physrela,

je ne vois pas comment tu as obtenu ça, et de toutes façons cette réponse est fausse : si on part de l'altitude z = 0, où g vaut g0 = 9,81 m.s-2, ça veut dire quoi, "augmenter 0 de 1 %" ?

Laissons tomber la variation de T. La différentielle de g(z) = g0 / (1+z/R)2, où R est le rayon de la Terre et z l'altitude en km au dessus de la surface terrestre, est dg/g = -2.(dz/R) / (1+z/R). En partant de l'altitude z = 0, où g vaut g0, on obtient l'altitude h = dz à laquelle il faut s'élever pour avoir une diminution de g donnée : c'est h = - R.dg / (2g). Exemple, pour avoir une diminution de g de 1 % (cad dg/g = -0.01), on obtient h = 32 km en prenant le rayon de la Terre égal à 6400 km. Le calcul direct (cad g(z = 32) comparé à 9,8 m.s-2) te confirmera ce résultat.

Prbebo.

Posté par
physrela
re : Différentielle 19-05-14 à 19:56

D'accord merci.



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