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Niveau maths sup
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changements de référentiels - bateau moteut

Posté par
electabe
22-05-12 à 20:27

Bonjour, voici mon problème:

On étudie la traversée d’une rivière par un bateau à moteur (M). On fait les hypothèses suivantes :
- La rivière a une largeur l
- La vitesse ω du courant est supposée uniforme  w=wex
- Le moteur du bateau maintient une vitesse v constante par rapport au courant faisant un angle θ avec la direction ey
- M se trouve en O à t=0.

changements de référentiels - bateau moteut

1. Etablir l’équation de la trajectoire de M dans le référentiel  R(O,ex,ey,ez) en fonction de θ, v et ω.
2. Déterminer l’angle θm rendant minimum le chemin parcouru pendant la traversée. On supposera pour cela v>w

Donc je ne sais pas vraiment quoi faire à part un bilan des forces...

Edit Coll : image placée sur le serveur de l' Merci d'en faire autant la prochaine fois !     

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 22-05-12 à 22:11

pourquoi veux-tu faire un bilan des forces?
on a besoin des forces si on veut écrire la loi fondamentale pour trouver l'accélération puis par intégration la vitesse et la position.
mais là on te donne déjà la vitesse, donc on t'a bien simplifié le travail

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 15:24

Oui on a la vitesse mais comment faire intervenir le courant?

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 17:44

J'ai trouvé que Vbateau/rive=Vbateau/eau+Veau/rive

vcosOex+vsinOey=v+wex

Mais comment intégrer cette expression?

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 19:53

oui effectivement on applique la loi de composition des vitesses
Vabsolue = Vrelative + V entrainement

et on obtient ici:


V)par rapport à R = v + w

mais avant d'intégrer il faut d'abord projeter sur les axes (à moins que tu ne saches directement intégrer un vecteur)

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 20:12

j'obtiens vcosO=v+w selon ex, mais le fait que v soit constante me pose probleme pour l'intégration

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 20:40

je ne te suis pas,

quelles sont les coordonnées de v danr R
quelles sont les coordonnées de w dans R

quelles sont les coordonnées de V)R = v + w dans R

(désolé pour les vecteurs, j'écris les vecteurs en gras au lieu de mettre une flèche, mais c'est pas terrible)

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 20:46

Mais vcosOex+vsinOey c'est Vabs ou Vrel ?

Si c'est bien Vabs on a vcosOex+vsinOey=v+wex
Mais le Vrel me pose probleme, je ne sais pas ce qu'il vaut et je ne trouve la difference d'expression entre Vrel et Vabs

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 21:18

les notations valent ce qu elles valent, mais ici v c'est la vitesse relative au courant (relis l'enoncé)
et non la vitesse absolue

donc la vitesse abs. est : v+w
à projeter sur les axes

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 21:23

je trouve donc vcosO+w=0 et vsinO=0...

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 21:26

non

il faut calculer les coordonnées du vecteur "vitesse absolue" dans R

donc Vx =
Vy =

après on intègre en fct du temps (l

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 21:34

C'est justement sur ça que je bloque...Si on prend OM=xex+yey alors on a dx/dt=vcosO+w et dy/dt=vsinO

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 21:50

non, ta projection est à revoir
regarde bien comment est défini l'angle

ensuite on n'a que des constantes, l'intégration ne devrait pas être si difficile.

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 21:53

Et bien je ne vois pas...

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 21:58

vcosO est la composante de v sur l'axe Oy donc.ce terme s'annule en projetant sur Ox, non?

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 22:00

ennuyeux pour un maths sup

= - v sin ex + v cos ey

d'après l'orientation de
et si je ne m'abuse

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 22:21

donx x=-vsinOt+wt et y=vcosOt ... ? ou comme O varie ce n'est pas aussi simple ?

(je ne suis pas en maths sup mais cet exercice est de ce niveau la)

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 22:31

ça se voit

la vitesse v est constante donc son module ET sa direction sont constantes.

donc est constant.

Posté par
electabe
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 22:35

Je trouve donc finalement pour la trajectoire y(x)=vxcosO/(w-vsinO)

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 23:23

bravo!

Posté par
krinn Correcteur
re : changements de référentiels - bateau moteut 23-05-12 à 23:37

et pour conclure:

2. Déterminer l'angle θm rendant minimum le chemin parcouru pendant la traversée. On supposera pour cela v>w

lorsqu'il arrive sur l'autre berge, le bateau a parcouru une distance d = (x2 + y2 )dans R

donc comme y = L

et que la distance parcourue est : d = (x2 + L2 )

on en déduit qu'il faut minimiser x

or x = Vx t = (w - vsinO ) t
y = vcosO t = L

d'où

t = L/v.cosO

x = (w - vsinO) L / v.cos0

x est minimal s'il est nul

d'où

x= 0 => w = vsinO

sinO = w/v

Om = arcsin(w/v) (existe car w
voilà!



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