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Niveau maths sup
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Oscillateur mécanique excité

Posté par
Echizen75
06-11-14 à 17:58

Bonsoir,

Je suis en train d'étudier les oscillateurs mécanique et je bloque sur mon premier exercice. La première question consiste à montrer que l'équation différentielle est bien celle indiquée par l’énoncé. Je me permets de mettre une image de l'énoncé comportant un schéma et des formules/notations complexes

Concernant la première question, je suppose qu'il faut se placer en régime sinusoïdal forcé et appliquer le PFD. Cependant il y a un frottement fluide et l'oscillateur est vertical, comment commencer dans le cas d'un oscillateur mecanique excité et non harmonique ?

Si vous pouviez m'indiquer la démarche pour débuter, je vous remercie.
Cordialement

Oscillateur mécanique excité

** énoncé effacé ; image laissée **


Edit Coll : si tu veux de l'aide, merci de faire l'effort de recopier ton énoncé sur le forum     

Posté par
Echizen75
re : Oscillateur mécanique excité 06-11-14 à 18:19

On considère l'oscillateur mécanique ci contre, composé d'une masse m et d'un ressort de raideur k, l'ensemble étant suspendu au point P. La cote zm du point M situé à la base de la masse est notée z0+\delta(t) ou z0 est la cote de la position d'équilibre de M lorsque P est fixe en P0. Ce point P est animé autour de P0 d'un mouvement sinusoidal vertical, imposé par un vibreur et donné par a(t)=a0cos(wt)  (w pour omega) avec a0>0. On suppose de plus que la masse m est soumise à une force de frottement fluide de type visqueux \overrightarrow{F}=-\beta (\frac{\text{d}\delta}{\text{d}t})_{\overrightarrow{ez}} et \beta>0

1)Montrer que l'équation différentielle du second ordre vérifiée par delta(t) s'écrit :
 m\ddot \delta+\beta \dot \delta+k\delta=ka(t)

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateur mécanique excité 06-11-14 à 19:49

bonsoir,

il suffit d'appliquer le PFD à la masse m
tu connais les forces: P, F et la force de rappel du ressort est aussi connue puisqu'on connait l'allongement du ressort à l'instant t en fct de a(t), de (t) et du reste

Posté par
Echizen75
re : Oscillateur mécanique excité 06-11-14 à 20:05

Merci pour votre réponse, est ce correct ?

On se place dans le référentiel terrestre
la masse n'est sur aucun support
normalement, vu que c'est vertical, la masse est soumise à son poids+ force ressort + frottement  mais dans notre cas on travaille avec delta qui est une oscillation autour de la postion d'équiliblre.
zm=z0+delta. z0 est defini comme la position d'équilibre, P ne bouge pas.  0=k(zp-z0-l0)-mg
Donc m*delta''=k(zp+a(t)-z0-delta-l0)-mg-beta*delta'*beta*delta'
il reste m*delta''=k(a(t)-delta(t))-beta*delta'

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateur mécanique excité 06-11-14 à 20:14

Citation :
Ce point P est animé autour de P0 d'un mouvement sinusoidal vertical


donc P bouge!

Posté par
Echizen75
re : Oscillateur mécanique excité 06-11-14 à 20:17

Pourquoi ne doit on pas négliger le poids ? Sans le négliger nous ne retrouvons pas l'équa diff proposées après application du pfd

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateur mécanique excité 06-11-14 à 20:20

négliger quel poids? celui du ressort ou celui de m
on néglige déjà le poids du ressort donc si on néglige aussi m il ne se passera plus grand'chose mécaniquement parlant, non?

Posté par
Echizen75
re : Oscillateur mécanique excité 06-11-14 à 20:28

Celui de la masse ce qui revient à traiter un oscillateur horizontal sans poids, je ne vois pas comment obtenir l'ewua diff sans le negliger :/

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateur mécanique excité 06-11-14 à 20:30

en fait zpo - zo -lo est connu en fct de m,g et k

et ensuite ça se simplifie dans l'équa. diff.

Posté par
pseudoarallonge
Confusion dans les accélérations 08-11-14 à 20:36

Bonjour,

Je pense qu'il y a une légère confusion au niveau de l'accélération.
Il y a deux accélérations qu'il faut éviter de confondre, à savoir d'un côté l'accélération gravitationnelle g et de l'autre l'accélération de la masse provoquée par son mouvement oscillatoire.



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