Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

Problème de dérivé dans un exo sur un circuit LC!

Posté par
Albator
02-08-09 à 19:21

Bonjour! Je crée ce sujet afin que l'on puisse m'expliquer une notion que j'ai du mal à comprendre.

Donc dans un problème concernant l'amortissemnt dans un circuit LC, on m'indique qu'à la date t, l'énergie électrique totale du circuit vaut : E = \frac {1}{2} \frac {q^2}{C} + \frac {1}{2} Li²

On indique alors qu'il faut dériver cette expression par rapport au temps. On obtient alors l'expression suivante:

\frac{dE}{dT}= \frac {q}{C} \frac {dq}{dt} + Li \frac {di}{dt}

Or je ne comprends pas comment on aboutit à cette expression d'après la première expression. D'ailleurs il me semble que la notion de "dériver par rapport au temps" m'échappe également.

J'aimerais que quelqu'un puisse m'expliquer cette notion, et également les "règles de calcul", si je puis dire, de ce "genre" de dérivation!

En espérant avoir été assez clair (étant moi-même dans le flou!) et en vous remerciant par avance pour votre aide.

Posté par
masterrr
re : Problème de dérivé dans un exo sur un circuit LC! 02-08-09 à 20:35

Bonsoir Albator,

Utilisons, tout d'abord, les notions que tu utilises dans ton cours de Mathématiques avant de voir celles utilisées en Physique.

L'énergie est une fonction du temps, on la note alors E(t).
La charge électrique est également une fonction du temps, on la note q(t) et il en est de même pour l'intensité, notée i(t).

Puisque ces fonctions dépendent du temps, on peut les dériver par rapport au temps (qui est l'inconnue dont dépend cette fonction). En Maths quand tu parles de f:xf(x), il s'agit de la fonction f qui dépend de x (l'inconnue). Donc quand tu dérives, c'est par rapport à cette inconnue et on note la dérivée f'(x).

En fait pour le moment, tu n'as étudié que des fonctions ne dépendant que d'une seule variable donc pour toi c'est logique de dériver par rapport à cette dernière. Sauf que tu verras plus tard dans ta scolarité des grandeurs qui dépendent de plusieurs variables et il est donc PRIMORDIAL de savoir par rapport à quelle variable on dérive (et il existe bien évidemment des notations adéquates à ce genre de problème). Je ne vais pas plus développer, c'est juste pour que tu saches pourquoi on utilise une autre notation en Physique.

Tu veux donc dériver l'équation 4$ E(t)=\frac{1}{2}\frac{q^2(t)}{C}+\frac{1}{2}Li^2(t) (dans un premier temps précise qu'il s'agit de E(t), q(t) et i(t) pour que tu vois clairement de quel paramètre dépendent ces différentes grandeurs).

En Maths, la dérivation de cette équation donnerait : 4$ E^'(t)=\frac{1}{C}q(t)q^'(t)+Li(t)i^'(t) (C et L sont des constantes).
En effet, 4$ f^2 se dérive en 4$ 2ff^'.

En Physique, au lieu d'écrire 4$ f^'(x) on note 4$ \frac{df}{dx}.

On obtient alors : 4$ \frac{dE}{dt}=\frac{q}{C}\frac{dq}{dt}+Li\frac{di}{dt}.


Est-ce plus clair désormais ? Sinon dis-moi ce que tu aimerais que je précise.

Edit Coll : \frac{dq}{dt} remplacé par \frac{di}{dt} dans la dernière expression \LaTeX

Posté par
masterrr
re : Problème de dérivé dans un exo sur un circuit LC! 02-08-09 à 20:35

À la deuxième ligne, lire *notations* et non notions...

Posté par
Albator
re : Problème de dérivé dans un exo sur un circuit LC! 02-08-09 à 23:40

Je te remercie beaucoup pour cette explication qui est très claire! Je connaissais la notation 4$\frac{df}{dx} utilisée en physique (bien que notre prof ne nous ait pas expliqué précisemment d'où venait le fait que cette notation représente la dérivée)!
En revanche, je n'avais pas pensé que je pouvais exprimer q et i en fonction de t! Maintenant que tu me le dis, tout cela me paraît très logique, puisque comme tu l'a rappelé, la dérivée de f² est égale à 2ff'. Je retrouve bien l'expression finale!
Encore merci pour avoir pris le temps de me répondre aussi précisemment. Grâce à toi j'ai parfaitement compris cette notion!

Posté par
masterrr
re : Problème de dérivé dans un exo sur un circuit LC! 03-08-09 à 13:19

Tout d'abord, merci Coll d'avoir corrigé ma faute de frappe !

Ensuite, c'est bizarre que ton prof n'ait pas expliqué que 4$ \frac{df}{dx} n'est autre que la dérivée de la fonction 4$ f par rapport à sa variable 4$ x, ou alors que 4$ \frac{df}{dx}=f^'(x) ce qui est la même chose. Peut-être l'a-t-il expliqué très rapidement sans insister.

Il est vrai qu'en Physique, les profs ne savent pas toujours comment on raisonne en cours de Mathématiques. Tu as dû voir ça avoir les résolutions d'équations différentielles. On cherche la solution sous la forme 4$ i(t)=K\exp(-\frac{t}{\tau}) puis l'on injecte cette solution dans l'équation différentielle du problème pour déterminer 4$ K et 4$ \tau ; alors que d'après le cours de Maths de terminale on peut donner directement la solution !

Ce qu'il faut garder à l'esprit, c'est que les Maths restent les Maths même en Physique ! Seulement, les notations peuvent parfois être différentes et il faut savoir faire le lien avec notre savoir mathématique.

Sur ce, bonne journée !

masterrr

Posté par
Albator
re : Problème de dérivé dans un exo sur un circuit LC! 03-08-09 à 15:32

Merci encore pour tes explications!

Ps: Notre prof nous a bien expliqué qe  4$\frac {dt}{dx} = f'! En revanche il ne nous en a pas fait la démonstration, que j'ai retrouvé moi-même sur Internet!



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2024

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 237 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !