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Mécanique de Newton - Etude d'un mouvement circulaire

Posté par
FitzBdx
20-12-12 à 17:31

Bonjour à tous !
J'ai un peu de mal pour la rédaction d'un problème, peut être est-ce dû carrément à un mauvais raisonnement de ma part.
En voici l'énoncé:

J'ai un point M, défini dans un repère orthonormé (O, x, y), dont le mouvement dans le plan est caractérisé par les équation paramétriques suivante:

x=2cos(\frac{\pi}{4}t) et y=2sin(\frac{\pi}{4}t)

Le but de la manœuvre étant de déterminer l'équation de la trajectoire du point M.

Si je ne m'abuse, ces équations ne sont ni plus ni moins que les composantes du vecteur position.
Autrement dit, l'équation horaire du mouvement, non?

Par conséquent, pour déterminer l'équation de la trajectoire du point M, il suffit de remplacer l'expression de t de l'équation x=2cos(\frac{\pi}{4}t) dans l'équation y=2sin(\frac{\pi}{4}t), n'est ce pas?

Seulement voilà, on obtient alors: t=\frac{4}{\pi}arccos(\frac{x}{2}) d'où:
y=2sin(\frac{\pi}{4}(\frac{4}{\pi}arccos(\frac{x}{2})))=2sin(arccos(\frac{x}{2}))

Vous admettrez qu'il est difficile d'identifier cette trajectoire, néanmoins on peut remarquer que sin(arccos(x))=\sqrt{1-x^2} à condition que x[-1;1]
Ce qui ne m'arrange guère..

Quelqu'un serait-il en mesure d'éclairer mon raisonnement?

Merci d'avance !

Posté par
Coll Moderateur
re : Mécanique de Newton - Etude d'un mouvement circulaire 20-12-12 à 17:43

Bonjour,

Tu ne reconnais pas cette équation paramétrique ?

x2 + y2 = ?

Posté par
FitzBdx
re : Mécanique de Newton - Etude d'un mouvement circulaire 20-12-12 à 18:11

Si si, tout à fait, on a l'équation d'un cercle de centre 0 et de rayon 2, mais question rédaction, je ne suis pas certain d'avoir le droit d'emblée de poser x²+y².

Je veux dire, qu'est ce qui me permet d'écrire ça, à quoi correspond x²+y² par rapport à mon équation paramétrique, y'a t'il une sorte d'axiome, ce genre de chose.

Si je mets mes équations paramétriques au carré, et que je les additionne par dessus le marché, qu'est ce qui me permet d''affirmer que c'est bien l'équation de la trajectoire. Parce qu'à vrai dire, si on entre l'équation paramétrique sur une calculette graphique, on voit bien que le cercle n'est pas complètement fermé, on est d'accord?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mécanique de Newton - Etude d'un mouvement circulaire 20-12-12 à 18:23



Si le cercle n'est pas fermé, c'est que tu limites les variations de t dans un intervalle petit. Qui t'a dit de faire cela ?

Posté par
FitzBdx
re : Mécanique de Newton - Etude d'un mouvement circulaire 20-12-12 à 18:34

A vrai dire, personne ne m'a dit de faire quoi que ce soit.
Au départ je partais donc de remplacer l'expression de t de l'équation de x dans l'équation de y.
Un peu comme dans n'importe quel exo du genre étude d'une chute libre tout ça.

J'obtenais y=\sqrt{1-(\frac{x}{2})^2} ce qui, sur un graphique me donne un demi cercle de rayon 2.

L'équation paramétriques forme les 3/4 (et des poussière)  d'un cercle de rayon 2, c'est la qu'en effet je suis parti sur le fait de poser x²+y², seulement c'est instinctif, je vois pas comment expliquer le raisonnement, et de plus, sur calculette on obtient ce coup ci carrément le cercle de rayon 2, complètement fermé je veux dire.

Arrête moi si je me trompe, mais c'est pas équivalent, si?
Honnêtement ça m'arrangerais bien, au moins on remarque tout de suite une trajectoire circulaire de centre O et de rayon 2.

Posté par
JED
mouvement circulaire. 21-12-12 à 12:53

Bonjour,

Vous avez les équations paramétriques :

x = 2cos()

y= 2*sin()

Le plus simple est d'élever au carré et d'additionner........

A vous lire.  JED.

Posté par
FitzBdx
re : Mécanique de Newton - Etude d'un mouvement circulaire 21-12-12 à 13:56

Bien, j'ai donc procédé comme vous me l'avez conseiller messieurs.

Je me suis débrouillé question rédaction ,on voit donc sans difficultés que le point M effectue une trajectoire circulaire de centre O et de rayon 2.

A présent j'ai déterminé les composante de son vecteur vitesse, ainsi que son module.

Je trouve ||V|| =\frac{\pi}{2}.

J'ai une petite zone d'ombre ici: Quel incidence y-a-t'il pour le mouvement du point M étant donné que son vecteur vitesse à un module constant?
Le mouvement circulaire du point M est uniforme ou quelque chose du genre?
Je ne trouve pas de réponses ni dans mes anciens cours de lycée ni sur internet !

Merci ; )

Posté par
JED
mouvement circulaire. 21-12-12 à 19:36

Bonsoir,

Vous avez trouvé que le module du vecteur vitesse est constant et égal à /2 , c'est bien.

Donc M est animé d'un mouvement circulaire uniforme.

La vitesse angulaire est   = /4 et  l'accélération normale

est an =(v^2)/R.

      Continuez.   JED.



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