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Cinématique vitesse moyenne

Posté par
hdiallo
27-10-21 à 02:36

Salut tout le monde, je sollicite votre appui svp.
Exercice :
Sur un axe Ox on place à l'instant t = - 1 s, un mobile M animé d'un mouvement uniformément varié. L'abscisse de M à la date t est X = t² -4t+9
x est en cm et t en seconde.
1) Étudier ce mouvement. Représenter le diagramme x(t).
2) A l'instant t = 0 on lance un mobile M' animé d'un mouvement uniforme de vitesse V.
Quel est le diagramme de ce mouvement ?
Comment faut-il choisir V pour que le mobile M' rejoigne le mobile M ?
3) on prend V = \frac{9}{4}.
Quels sont les instants et les points de rencontre des deux mobiles ?
Quelle est la vitesse moyenne du premier entre ces deux instants ?
Quelle est la vitesse du premier mobile au milieu de l'intervalle de temps des rencontres ?
Interpréter sur le graphique.

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 03:03

Voici ma démarche pour la 1ère question
1) Étude du mouvement :
L'abscisse de M est : x = t² - 4t + 9
Sa vitesse à l'instant t est : V = \frac{dx}{dt} = ( t²-4t+9)'=2t-4
Son accélération est a=\frac{dV}{dt} =(2t-4)'=2 m/s²
Étudions le signe du produit a.v = 2(2t-4)=0
Soit t = 2 s.

Je fais un tableau de signe puis j'en déduis :
Pour t € [-1 , 2[, le mouvement est retardé ;
Pour t € ]2 , +\bowtie }}{}[, le mouvement est accéléré.
Est-ce vrai jusque là ??

Posté par
odbugt1
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 09:40

Bonjour,

En effet ton étude est correcte.
Il y manque le diagramme demandé à la question 1

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 13:11

Pour le diagramme, je fais un tableau de valeurs

t-10123456
x14965691421

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 13:16

Voici le diagramme :
J'ai pris l'échelle : sur l'axe des ordonnées 2 cm pour 2 traits ;
Sur l'axe des abscisses 1 carreau pour 1 seconde

Cinématique vitesse moyenne

Posté par
odbugt1
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 13:51

OK
Ci dessous la même chose en plus lisible.

Cinématique vitesse moyenne

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 15:00

Merci.
Maintenant la 2ème question.
Le mobile M' est animé d'un mouvement rectiligne uniforme de vitesse V.
Je pose : XM'= Vt
Si j'ai compris, le diagramme de ce mouvement est une droite qui passe par l'origine du repère. C'est ça ??

Posté par
odbugt1
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 16:02

Oui, c'est en effet une droite de pente "V" qui passe par l'origine du repère.

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 16:41

Expliquez moi svp, comment vous avez fait pour représenter ici, avec les outils en bas, votre diagramme. C'est très bien fait !
Sinon, à chaque fois je dois attacher des images de mes diagrammes, svp

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 17:56

Maintenant la question suivante.
Comment faut-il choisir V pour que M' rejoigne M ?
Ma démarche est la suivante :
M' rejoint M s'ils ont même abscisse en ce point, c'est à dire : xM = xM'
Donc t² - 4t + 9 = Vt
             t² - (V + 4)t + 9 = 0    (E)
Je passe par Delta
\Delta =(V+4)²-4×9 =(V+4)²-36
Soit \Delta =(V+4-6)(V+4+6)=(V-2)(V+10)
\sqrt{\Delta }=\sqrt{\((V-2)(V+10)

L'équation E admet une solution si Delta est positif ou nul.
Donc je pose : (V-2)(V+10)\geq 0
Les racines sont -10 et 2. On considère seulement la valeur positive.
Alors, M' rejoint M si V\geq 2
Est-ce vrai jusque là ???

Posté par
odbugt1
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 18:19

Oui, c'est exact.
Ne pas oublier les unités :
M' rejoint M si V >= 2cm/s

Le diagramme que j'ai posté est une image attachée.

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 18:43

D'accord, merci.
3. On prend V =9/4
Instants et points de rencontre des deux mobiles
Il y'a rencontre si X(M) = X(M')
Donc t²-4t+9=\frac{9}{4}t
Soit 4t² - 25t + 36 = 0
Les racines de cette équation sont les instants de rencontre : t1 = 0,38 s et t2 = 5,87 s
En remplaçant dans l'équation horaire de M' ou de M on obtient les points de rencontre :
X1 = 0,855 cm et X2 = 13,2 cm.
Est-ce vrai ??

Posté par
odbugt1
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 19:05

D'accord avec ton équation : 4t² - 25t + 36 = 0
Pas d'accord avec tes solutions t1 et t2 de cette équation et par suite avec X1 et X2

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 19:23

OK c'est moi qui suis trompé avec l'utilisation de Delta.
Les racines sont t1 = 2,25 s et t2 = 4 s
Du coup X1 = 5,06 cm et X2 = 9 cm.
C'est bon ??

Posté par
odbugt1
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 20:03

Oui, c'est bon.
Attention X1 = 5,06cm est une valeur approchée.
Si la valeur de X1 doit être  utilisée dans la suite de l'exercice il conviendra d'utiliser sa valeur "exacte"
X1 = 81/16 = 5,0625 cm

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 20:33

calcul de la vitesse moyenne de M entre ces deux instants:
Par définition V{moy}=\frac{X(2)-X(1)}{t(2)-t(1)}
X(2) = (4)² - 4(4) + 9 = 9 cm
X(1) = (2,25)² - 4(2,25) + 9 = 5,0625 cm
t2-t1 = 4 - 2,25 = 1,75 s
D'où Vmoy = 2,25 cm/s.

Au milieu de l'intervallede temps, la vitesse de M est:
A un instant t quelconque, la vitesse de M est :
V = \frac{dX}{dt} = 2t-4
Le milieu de cet intervalle de temps est : t=\frac{4+2,25}{2} = 3,125 s
Alors V = 2(3,125)-4 = 2,25 cm/s

interprétationgraphique:
Dans un MRUV, la vitesse moy entre deux instants t1 et t2 est égale à la vitesse à l'instant (t1+t2)/2

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 20:37

C'est bon ??

Posté par
odbugt1
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 20:49

Citation :
calcul de la vitesse moyenne de M entre ces deux instants:
Par définition V{moy}=\frac{X(2)-X(1)}{t(2)-t(1)}
X(2) = (4)² - 4(4) + 9 = 9 cm
X(1) = (2,25)² - 4(2,25) + 9 = 5,0625 cm
t2-t1 = 4 - 2,25 = 1,75 s
D'où Vmoy = 2,25 cm/s.
T.B

Au milieu de l'intervalle de temps, la vitesse de M est:
A un instant t quelconque, la vitesse de M est :
V = \frac{dX}{dt} = 2t-4
Le milieu de cet intervalle de temps est : t=\frac{4+2,25}{2} = 3,125 s
Alors V = 2(3,125)-4 = 2,25 cm/s
T.B

interprétation graphique:
Dans un MRUV, la vitesse moy entre deux instants t1 et t2 est égale à la vitesse instantanée à l'instant (t1+t2)/2


Cinématique vitesse moyenne

Posté par
hdiallo
re : Cinématique vitesse moyenne 27-10-21 à 22:59

Merci beaucoup et à la prochaine.
Que Dieu vous paie !



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