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Niveau terminale
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Systèmes oscillants - pendule

Posté par
Lorenzo
15-06-11 à 02:30

Bonsoir !

Cela fait toute la journée que j'essaie de réviser bien la physique pour le bac, mais à chaque fois je bloque sur des trucs bidons ( sens des forces exercées par exemple etc... ). Là je bloque dans un petit truc concernant les pendules, dans le cadre des systèmes oscillants vus en Terminale.

En fait, quelle est la démarche à utiliser pour avoir l'intensité de R, la force exercée par l'axe de rotation sur la barre ? Je sais que le principe fondamental de la dynamique ne m'aide pas trop, car le moment de R est nul donc il me sert juste si je veux l'équation différentielle en theta... J'ai aussi essayé de considérer un repère cartésien et d'appliquer la seconde loi de Newton, mais je tombe sur des dérivées secondes de "x" et "y" que je ne sais pas exprimer en fonction de ce que j'ai ...

Si vous pouvez m'aider ce serait bien !

Merci

Posté par
Lorenzo
re : Systèmes oscillants - pendule 15-06-11 à 12:49

Je crois avoir réussi finalement, quelqu'un pourrait me corriger s'il vous plaît ?

Tout d'abord, j'ai oublié de préciser que les frottements étaient négligés.

On applique la 2nde loi de Newton et on projette dans le repère de Frenet associé au mouvement du centre d'inertie de la barre ( de longueur L et de masse m ), on aura donc :

\Large m\frac{L}{2} \frac{d^2 \theta}{dt^2} = m a_T = -R_N \sin \theta + R_T \cos \theta + mg \sin \theta

Vu que \Large \theta est suffisamment petit ici, on peut admettre que \Large \sin \theta \approx \theta et \Large \cos \theta \approx 1 - \frac{\theta^2}{2}.

Aussi, d'après l'équation différentielle du mouvement ( qu'on déduit assez facilement en appliquant le principe fondamental de la dynamique ), on a \Large \frac{d^2 \theta}{dt^2} = -\frac{mgL}{2J_{\Delta}} \theta

Donc notre égalité devient :

\Large \frac{-m^2gL^2}{4 J_{\Delta}} \theta = \frac{-R_T}{2} \theta^2 + \left( mg - R_N \right) \theta + R_T

Qu'on peut interpréter aussi comme une égalité entre deux polynômes en \Large \theta ( puisque l'égalité doit être vérifiée pour n'importe quelle \Large \theta ), donc leurs coefficients sont les mêmes, d'où :

\Large R_N = mg \left( 1 + \frac{mL^2}{4J_{\Delta}} \right) et \Large R_T=0

Est-ce bon ?

Posté par
Lorenzo
re : Systèmes oscillants - pendule 15-06-11 à 13:30

Autre-chose que je ne comprends pas : d'après ce que j'ai fait dans mon message précédent, R ne varie donc pas en fonction de theta ?

Posté par
Lorenzo
re : Systèmes oscillants - pendule 16-06-11 à 22:29

Ah je viens de comprendre, donc c'est le vecteur \Large \vec{R} qui varie en fonction de theta, puisque la base \Large \left( \vec{u}, \vec{n} \right) du repère de Frenet varie en fonction de la position du point mobile ( le centre d'inertie de la barre ici ) et donc varie en fonction de theta. Par contre R ( sa norme ) est constante d'après les calculs précédents.

C'est cool de se répondre soi-même



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