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Application de l'analyse dimensionelle

Posté par
DamienProcaccino
30-09-11 à 14:06

Bonjour à tous !

Voilà, ce matin, nous avons fait un exercice d'analyse dimensionelle plutôt simple.
Cependant, il y a tout de même quelque chose qui me chagrine à une étape. Je vous pose mon problème :

Cas : "durée écouléee lorsque la masse m passe par une même position"

--> Hypothèse sur T : T varie avec g et l
--> T = constante x g^a x l^b
--> [T] = [constante] x [g]^a x [l]^b
--> T = 1 x (LT^-2)^a x L^b
      = L^(a+b) x T^(-2a).

1 = -2a
0 = a+b
--> D'où a = -1/2 et b = -a = 1/2

Donc T = constante x g^(-1/2) x l^(1/2)
       = constante x

C'est à l'étape qui suit que je ne comprends pas :
Evaluation de la constante : 2

Comment affirmer que la constante vaut ? Par quel calcul ?
Et comment la déterminer dans un autre exercice quelconque avec d'autres dimensions ?

Merci à ceux qui me répondront !

Posté par
DamienProcaccino
re : Application de l'analyse dimensionelle 30-09-11 à 14:08

Excusez-moi, je viens de voir qu'un calcul n'a pas été pris en compte dans mon message précédent.

Vers la fin, c'est :
T = constante x g^(-1/2) x l^(1/2)
= constante x Racine carré de l sur g

Posté par
prbebo
Application de l'analyse dimensionelle 30-09-11 à 19:25

Bonjour DamienProcaccino,

la reponse est simple et claire : l'analyse dimensionnelle te permet de deviner la dependance d'une grandeur physique avec d'autres grandeurs (ici, la dependance de la periode T d'un pendule simple avec sa longueur l et l'acceleration de la pesanteur g). Mais en aucun cas elle ne te donne la valeur numerique d'une constante eventuelle, justement parce que celle-ci n'a pas de dimensions. Donc inutile de rechercher un autre exemple ou figure la periode T et de le traiter avec les equations aux dimensions : c'est peine perdue. La seule solution est de mesurer la periode T pour une longueur connue du pendule (en general on prend bien sur l = 1 m) et de comparer la mesure a la quantite (l/g). Le quotient doit donner 6.3, et avec un peu d'intuition on devine qu'il y a une constante 2 devant la racine carree.
Bien entendu on peut aussi faire la theorie du pendule simple : en terminale, on connait le principe de la dynamique (ou 2ieme loi de Newton), et peut-etre aussi le theoreme de l'energie cinetique (oui ou non ?). Chacune de ces methodes donne l'equation differentielle du mouvement du pendule, dont on tire l'expression de la periode en faisant l'hypothese que les oscillations ont une petite amplitude.

A bientot pour d'autres questions si tu en as encore.

Prbebo.

Posté par
DamienProcaccino
re : Application de l'analyse dimensionelle 02-10-11 à 23:19

Ah oui d'accord, je comprends mieux le topo... donc c'est bien ce que je pensais, la constante se détermine avec des valeurs données de l (dans le cas du pendule).

Merci beaucoup !



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