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Niveau maths sup
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periode d'oscillation

Posté par
sophy
24-03-13 à 18:24

Bonjours,

j'ai une question qui me parait etrange:

j'ai une charge qui peut se deplacer sur un axe sans frottement (horizontal)

elle subit une energie potentielle : Ep=\frac{-kR}{\sqrt{R^2+x^2}}
k et R sont des constantes de l'exercice:

on lance la charge de l'abscisse 0 avec une vitesse initaleV_0 "tres faible"

Il faut par une methode energetique determiner la periode du mouvement

Mais j'obtient une equa diff non soluble et je ne sais pas ou utiliser le fait que V0 est faible...

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : periode d'oscillation 24-03-13 à 20:43

bonsoir,

si Vo est petit et xo=0 tu cherches la période des petites oscillations autour de x=0, position d'équilibre

tu fais un développement au 2ème ordre de Ep(x) en 0 (puisque E'p(0) est nul) ce qui devrait te permettre de trouver un expression simplifiée de l'énergie mécanique du système 1/2mx'2 + ep(x) = Eo qu'il faudra intégrer pour trouver la période

sauf erreur

Posté par
sophy
re : periode d'oscillation 24-03-13 à 21:39

Merci beaucoup !!

Cependant nous n'avons pas encore vus les developements limites donc cette methode est proscrite

la seule methode energetique d'un probleme a un corps utilise est la conservation de l'energie

c'est a dire 1/2mx'²+Ep=1/2m*v0+Ep(0)

Posté par
krinn Correcteur
re : periode d'oscillation 24-03-13 à 21:50

dommage

en x=0 on a:
Ep(x) Ep(0) + x2/2 E"p(0)

si tu ne fais pas cette approx. tu risques de te retrouver avec une intégrale très compliquée

Posté par
sophy
re : periode d'oscillation 24-03-13 à 21:54

merci je m'y mets tout de suite !

Posté par
sophy
re : periode d'oscillation 24-03-13 à 22:00

j'obtiens donc

1/2.m.x'²=1/2.m*v0²

donc x'²=v0² ... ce n'est plus l'equation d'un oscillateur si ?

Posté par
krinn Correcteur
re : periode d'oscillation 24-03-13 à 22:05


là, du coup c'est trop simple

exprime déjà Ep(x) :

Ep(0) = ...

E"p(0)= ...

donc Ep(x) = ...

une petite remarque: le dév. limité de Ep en x=0 s'écrit en fait:
Ep(x) Ep(0) + x E'p(0) + x2/2 E"p(0) mais ici E'p(0)=0 car x=0 est une position d'éq.

Posté par
sophy
re : periode d'oscillation 24-03-13 à 22:32

merci mais vu qu'on a pas vu (super jeu de mot :p ) le developpement limite je ne peux pas dire que Ep(x)= Ep(0) + x E'p(0) + x²/2 E"p(0)

vous etes sur qu'il n'y a pas d'autre moyens ?

Posté par
krinn Correcteur
re : periode d'oscillation 24-03-13 à 22:44

je ne connais que cette méthode pour de petites oscillations autour d'une position d'éq.

c'est curieux que fin mars vous ne sachiez tjs pas ce que c'est qu'un dev. limité: en physique c'est très utile

Posté par
sophy
re : periode d'oscillation 25-03-13 à 16:50

j'ai demande une indication au prof, il faut utiliser un dev mais qu'on a vu en tant que simplification et non en tant que dev: on peut obtenir une expression qui contient (1+epsilon)^alpha
que l'on simplifie

Donc en gros j'ai bien utilise un dev mais d'une autre facon

Posté par
J-P
re : periode d'oscillation 25-03-13 à 17:42

Je ferais ceci :

E mécanique = (1/2).m.V² - kR/V(R²+x²) = Cte

on dérive par rapport au temps :

m.v.dv/dt + (kR*x/(V(R²+x²)))/(R²+x²) dx/dt = 0

m.v.dv/dt + kR*x/(R²+x²)^(3/2) * v = 0

m.dv/dt + kR*x/(R²+x²)^(3/2) = 0

m.d²x/dt² + kR*x/(R²+x²)^(3/2) = 0

Si Vo très faible, on devrait avoir x < < R et alors :

m.d²x/dt² + kR*x/R³ = 0

m.d²x/dt² + k*x/R² = 0

d²x/dt² + (k/m)*x/R² = 0

Le régime est donc périodique de w = racine[(k/m)/R²]

T = 2Pi * racine[mR²/k]
-----
Sauf distraction.  



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