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Mécanique- Électrostatique

Posté par
Nerf
15-08-23 à 13:24

Bonjour, svp j'ai besoin d'aide.

un cylindre creux de rayon R et de hauteur H possède une charge Q>0 uniformément répartie sur sa surface. on lache une bille de masse m de rayon b et de charge q<0. La bille ne peut que se déplacer sur l'axe de rotation du cylindre. On demande de discuter du mouvement de la bille suivant les conditions initiales.

Mon analyse :
Le fait que la bille ne peut se déplacer que sur l'axe du cylindre suppose qu'elle a été lâchée d'un point de cet axe soit sans vitesse initiale ou avec un vitesse initiale dirigée suivant l'axe (car les forces qui agissent sur elles sont son poids \vec{P} et la force électrostatique \vec{F} toutes deux de direction verticale.) Repérons la bille par le point M de côte z. Au dessus du cylindre (z>H), \vec{F} et \vec{P} sont descendants,donc la bille placée dans cette zone subit une accélération quelle soit la vitesse initiale. Il en est de même des positions telles que \frac{H}{2}<z.  Pour z<\frac{H}{2}, dans ce cas, il y a certaines zones où le poids remportera et d'autres que ça sera la force électrique; pour des valeurs de q et Q on pourra peut-être trouver un point où les forces se compensent.Pour z=\frac{H}{2}, la force électrique est nulle.

Je ne pense pas qu'une analyse qualitative seule suffirait. Aussi dans cette analyse je n'ai pas utilisé le rayon de la bille.

Posté par
vanoise
re : Mécanique- Électrostatique 15-08-23 à 14:13

Bonjour
L'axe du cylindre est vertical j'imagine. Tu peux faire une étude précise du vecteur champ électrostatique  créé par la charge Q sur l'axe du cylindre ?

Posté par
Nerf
re : Mécanique- Électrostatique 15-08-23 à 15:58

L'orientation du cylindre n'a pas été précisé. Mais pour respecter les conditions de l'exercice je pense que l'axe doit être vertical.
En prenant comme origine le Oz le centre d'un cercle inférieure du cylindre, j'ai trouvé une un champ créé en un point M(z) de l'axe : \vec{E}(M)=\frac{Q}{4\pi \epsilon _0 H}(\frac{1}{\sqrt{R^2+(z-H)^2}}-\frac{1}{\sqrt{R^2+z^2}})\vec{e_z}\vec{e_z} est vertical ascendant. Cette expression est énorme. C'est la raison pour laquelle je n'ai pas voulu faire une analyse quantitative.

J'ai toujours ce problème.

Citation :
Aussi dans cette analyse je n'ai pas utilisé le rayon de la bille.

Posté par
vanoise
re : Mécanique- Électrostatique 15-08-23 à 18:46

S'il s'agit d'une étude qualitative uniquement, un raisonnement sur la conservation de l'énergie serait sans doute suffisant. Cela suppose de connaître le potentiel électrostatique créé par la charge Q du cylindre en tout point de l'axe (O,z)...

Posté par
Nerf
re : Mécanique- Électrostatique 21-08-23 à 22:48

D'accord. Merci



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