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Niveau école ingénieur
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Dynamique, simplification de dérivées

Posté par
chanda
04-11-13 à 21:54

Bonsoir!
J'aurais des questions à poser sur un exercice à première vue tout simple à faire!
Il s'agit d'une simplification à effectuer en jouant sur les intégrales et opérateurs dt, sauf que j'avoue avoir  du mal à comprendre, et je ne suis pas du tout sure du resultat... Quelqu'un pourrait il prendre deux minutes pour voir si j'ai bien compris le raisonnement à suivre?
Voici l'énoncé:
un corps a pour accélération sur l'axe des x a=4x-2. Au temps t=0, il est en x0 et sa vitesse est de v0.
De manière astucieuse, on me demande trouver la vitesse en chaque point x, en m'indiquant d'éliminer la variable t dans l'équation différentielle.
je fais donc: a=dv/dt= dv/dx * dx/dt = dv/dt * v =v2/2=4x-2
J'en sors v= 8x-4
Est ce bien ça? Merci d'avance

Posté par
souki
re : Dynamique, simplification de dérivées 04-11-13 à 22:05

dv/dx * dx/dt = dv/dt * v ??

comment dv/dx devient dv/dt ?

Posté par
chanda
re : Dynamique, simplification de dérivées 04-11-13 à 22:46

Bonsoir,
Merci de votre réponse
j'ai multiplié dv/dt par dx/dx puis ai séparé les opérateurs.

Posté par
souki
re : Dynamique, simplification de dérivées 04-11-13 à 23:14

oui mais t'as remplacé dv/dx par dv/dt, non ?

Posté par
chanda
re : Dynamique, simplification de dérivées 04-11-13 à 23:17

Non j'ai fait exprimé dv/dt en fonction de dv/dx, puisque calculer la dérivée en fonction de x et pas de t était plus avantageux.

Posté par
souki
re : Dynamique, simplification de dérivées 04-11-13 à 23:45

Fais une analyse dimensionnelle sur cette égalité, tu verras qu'elle est fausse ...

Posté par
chanda
re : Dynamique, simplification de dérivées 04-11-13 à 23:52

En effet merci... mais du coup comment faire? le problème se situe il au niveau de la primitive?
Car comme la particule se déplace selon l'axe des x, dx/dt est bien égal à la vitesse de cette particule non?
Ou ai-je loupé mon changement de variable?

Posté par
souki
re : Dynamique, simplification de dérivées 04-11-13 à 23:59

T'as une considération uniaxiale donc y'a pas de pb à dire v=dx/dt.

Je ne vois pas ce que l'énoncé entend par "manière astucieuse"; en tout cas moi je procéderai comme ça :

d2x/dt2=4x-2, et j'intègre pour trouver x en utilisant les conditions initiales, puis je dérive pour trouver la vitesse.
Seulement, ce qui me chiffonne, c'est que t'as une accélération qui croît linéairement avec la position x, et du coup, en intégrant, tu obtiens que x croit exponentiellement avec le temps. Ça ne peut refléter une réalité physique. Mais probablement l'exercice vise à manipuler les relations de dérivation entre les grandeurs cinématiques.

Posté par
krinn Correcteur
re : Dynamique, simplification de dérivées 05-11-13 à 07:24

bonjour,

chanda y était presque, je pense:

a=dv/dt= dv/dx * dx/dt = dv/dx * v =4x-2

donc v dv = (4x-2) dx

ce qui s'intègre très bien

Posté par
chanda
re : Dynamique, simplification de dérivées 05-11-13 à 08:49

Bonjour,
Merci de votre réponse!
Tout s'éclaire maintenant

Posté par
souki
re : Dynamique, simplification de dérivées 05-11-13 à 15:34

et ben faut préciser si on veut la vitesse en fonction du temps ou de la position. Moi j'avais compris l'expression temporelle de la vitesse. Désolé de t'avoir "induit en erreur".

Posté par
chanda
re : Dynamique, simplification de dérivées 05-11-13 à 15:53

ha non mais pas du tout t'inquiètes! tu as pointé mon erreur

Posté par
souki
re : Dynamique, simplification de dérivées 05-11-13 à 16:03

Posté par
actarus
re : Dynamique, simplification de dérivées 12-12-13 à 19:31

Bonsoir à tous,

La lecture de ce topic m'a beaucoup intéressé mais je suis resté sur ma faim, sans réponse définitive, je suis peut-être d'un niveau inférieur mais ça m'intéresse ! Basiquement, j'ai fais a=4x-2=dv/dt donc pour obtenir v j'intègre et v=2(x^2)-2x (physiquement c'est bien la vitesse en fonction de x ? ce qui est demandé ?)
Mais je me rend compte aussi que c'est différent de l'énoncé qui dit d'éliminer la variable t, et je le constate dans vos calculs ci-après (que représente v.dv ? la vitesse par la différence des vitesses ?) :

a=dv/dt= dv/dx * dx/dt = dv/dx * v =4x-2

donc  v dv = (4x-2) dx           ---------->      Intégrer ça pour moi c'est flou ....


[C'est vrai que je me sens fragile lorsque je dois dériver / intégrer par autre chose que par dt (quelqu'un pourrait-il m'expliquer un peu tout ça ?)]:
Dériver / intégrer v (par exemple) par rapport à x, concrètement (visuellement) ça veut dire que v est en ordonnée et que x est en abscisse et que si l'on dérive v (v'/dx) on calcule bien la pente de la tangente à la courbe v=f(x) ? quelqu'un peut-il me dire si je suis dans les clous ou pas ? Merci par avance !

Posté par
krinn Correcteur
re : Dynamique, simplification de dérivées 12-12-13 à 22:15

bonsoir,

Citation :
j'ai fais a=4x-2=dv/dt donc pour obtenir v j'intègre et v=2(x^2)-2x


ce serait juste si on avait : 4x-2=dv/dx

mais ici c'est: 4x-2=dv/dt
ou encore dv = (4x-2)dt avec x=x(t) donc
v - v0 = 0 t (4x(t) -2) dt
(mais on ne peut pas calculer l'intégrale puisque x(t) est inconnue )


Citation :
v dv = (4x-2) dx ----------> Intégrer ça pour moi c'est flou ....


c'est une équation différentielle à variables séparables
on peut l'écrire aussi:

v dv/dx = f(x)

cf § 9.3 ici:

Posté par
actarus
re : Dynamique, simplification de dérivées 13-12-13 à 12:30

Merci krinn pour ces précisions, je vais me plonger dans ces données pour essayer de trouver la réponse, merci

Posté par
actarus
re : Dynamique, simplification de dérivées 15-12-13 à 14:19


Bonjour à tous,

Je repars de :  v dv = (4x-2) dx

         soit    v^2/2 = (4x-2)^2/2

         d'où    v = 2.(4x^2-4x+1)  Est-ce cela ?.....


Mais je n'ai pas su gérer la constante (de l'intégration) --->  ?
et lorsque l'on dérive v est-ce normal de ne pas retrouver a=4x-2  ? (ça doit être à cause de la différence entre les dx et les dt ?...)


merci, @+, actarus

Posté par
krinn Correcteur
re : Dynamique, simplification de dérivées 15-12-13 à 14:30

v dv = (4x-2) dx

à t= 0, le corps est en x0 et sa vitesse est de v0, donc v(xo) = vo

d'où:

vo v dv = xo x (4x-2)dx

(v2-vo2)/2 = [2x2 - 2x]xo x

ce qui donne v(x)

Posté par
actarus
re : Dynamique, simplification de dérivées 15-12-13 à 18:09


Bonjour krinn !,

d'où v(x) = (4x2-4x02+v02)   Est-ce cela ?
en tout cas c'est vrai que c'est v en fonction de x avec les conditions de départ (x0 et v0)

merci pour ces éclaircissements dominicaux ! Bonne soirée

Posté par
krinn Correcteur
re : Dynamique, simplification de dérivées 15-12-13 à 19:39

il manque -4(x-xo) sous la racine

Posté par
actarus
re : Dynamique, simplification de dérivées (fin) 16-12-13 à 15:47

Bonjour krinn !,

Effectivement  v(x) = (4(x2-x)-4(x02-x0)+v02)

Merci encore ! @+, actarus



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