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Niveau école ingénieur
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dynamique

Posté par
hoffnung
03-01-22 à 14:46

salut ,

on considère une particule M , animé ,par rapport à un repère orthonormé directe supposé galiléen d'origine O , d'un mouvement dû à un champ de forces \vec{F} =-\vec{grad}U(r) dérivant d'un potentiel U(r) , ou \vec{r}=\vec{OM}. A l'instant t , on note respectivement  \vec{v} , \vec{a} ,  \vec{p} la vitesse , l'accélération et la quantité de mouvement de la particule M .

1) Montrer que la force \vec{F} est radial :
Faut -il calculer le potentiel d'aprés le travail puis  chercher la
force?
2) Ecrire la RFD et montrer que l'énergie mécanique est une constante du mouvement.
E=Ec+U puis je fais la dérivée ?  

je peine à résoudre ces 2 questions .
Merci d'avance .

Posté par
vanoise
re : dynamique 03-01-22 à 14:53

Bonjour
Il faut partir de l'expression générale de la force en fonction du gradient de l'énergie potentielle (formule fournie par l'énoncé) et exploiter le fait que cette énergie potentielle ne dépend que de r dans un système de coordonnées sphériques. Le paragraphe 5 du document suivant pourras éventuellement t'aider.

Posté par
hoffnung
re : dynamique 03-01-22 à 15:20

\vec{F}=-\frac{\partial U }{\partial r} \vec{ur}  cela suffit ?

Posté par
vanoise
re : dynamique 03-01-22 à 15:34

Cela suffit pour montrer que la force est radiale.
PS : tu peux remplacer la dérivée partielle par une dérivée puisque U ne dépend que de r.

Posté par
hoffnung
re : dynamique 03-01-22 à 15:43

ok , merci beaucoup
pour la 2 question ? comment la montrer sans l'expression de U ?

Posté par
vanoise
re : dynamique 03-01-22 à 18:00

Puisque la force dérive d'une énergie potentielle, elle est conservative, donc ???
Si le rappel de ce résultat de cours te paraît insuffisant, tu peux faire une démonstration très simple. Il suffit d'appliquer le théorème de l'énergie cinétique entre deux instants très proches de dates t et (t+dt) :
La variation élémentaire d'énergie cinétique dEc est égal au travail élémentaire W de la force. Cela donne :

dE_{c}=-\overrightarrow{grad}\left(U\right).\overrightarrow{dl}

\overrightarrow{dl} représente le déplacement élémentaire de la particule entre les instants de dates t et (t+dt). Reste à exploiter la propriété fondamentale du gradient démontrée au paragraphe 4 du document que je t'ai fourni... Je te laisse continuer !

Posté par
hoffnung
re : dynamique 04-01-22 à 20:48

Salut ,
Em=Ec+U or la force dérive d'une énergie potentielle donc elle se conserve ?

dEm=dEc+dU   puis je remplace dEc ?
dEm=-dU .\vec{dl}+dU ?  avec \vec{dl}=dr.\vec{u_{r}}
j'ai pas bien compris la démonstration .

Posté par
vanoise
re : dynamique 04-01-22 à 21:01

Citation :
dE_{c}=-\overrightarrow{grad}\left(U\right).\overrightarrow{dl}
 \\

dE_{c}=-\overrightarrow{grad}\left(U\right).\overrightarrow{dl}=-dU
Donc :
dEm=dEc+dU=0
Quel est le sens physique de ce résultat ?

Posté par
hoffnung
re : dynamique 04-01-22 à 21:19

Em = cst d'où se conserve

Posté par
vanoise
re : dynamique 04-01-22 à 23:09

Oui ; tu as donc ainsi une démonstration rigoureuse de résultats admis dès l'enseignement secondaire.

Posté par
hoffnung
re : dynamique 05-01-22 à 09:06

Merci beaucoup



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