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électron élastiquement lié, application à un champ électrique.

Posté par
Terces
05-12-15 à 15:29

Rebonjour,

Je bloque sur la 2ème partie d'un DM de physique:
On a E(t)=E0ejwt donc E=0
x(t)=x0ejwt
E0(t)=E0ejE
x0(t)=x0ejx

j'ai réussi à retrouver l'équation:
(w0²-w²+j*w/)*x0=(-e/m) * E0

Ensuite on me demande d'en déduire x0 en fonction de w,w0,,e,m,E0
mais aussi x0 mais je ne comprends pas cette relation(c'est quoi ce phi x ?):
x0(t)=x0ejx

Enfin on me demande en revenant en notation réelle x(t) et je ne vois pas non plus comment faire.

Posté par
vanoise
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 05-12-15 à 16:15

Bonjour
Il s'agit juste d'une question de notation pour avoir à éviter de traîner ejwt dans tous les calculs mais cela ne facilite pas effectivement la compréhension.
En régime sinusoïdal forcé, x est une fonction sinusoïdale de même pulsation que le champ mais déphasé. Le complexe associé à x s'écrit donc :
\underline{x}=X_{0}\cdot e^{j\left(\omega t+\varphi\right)}
Cela peut s'écrire :
\underline{x}=X_{0}\cdot e^{j\varphi}\cdot e^{j\omega t}
Pour pouvoir ensuite simplifier par ejwt on pose souvent :
\underline{X_{0}}=X_{0}\cdot e^{j\varphi}
ce qui permet d'écrire :
\underline{x}=\underline{X_{0}}e^{j\left(\omega t\right)}
Mais si cela te gênes, tu peux parfaitement raisonner avec l'expression complète :
\underline{x}=X_{0}\cdot e^{j\left(\omega t+\varphi\right)}
et simplifier ensuite par ejwt.

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 05-12-15 à 18:59

Oui, cela je l'ai compris.
pour exprimer x0 j'ai réussi mais x0 ce serait x0 divisé par ejx et c'est ca que je ne comprends pas car on me dit de l'exprimer en fonction de w,w0,,e,m,E0  mais pas de (x)

Et l'autre question, on doit revenir en notation réelle, j'ai un peu re regardé mon cours mais ici vue qu'on est juste sur (Ox) je n'aurais "qu'à" prendre la partie réelle de l'équation ?

Merci en tout cas pour tes efforts sur le forum, enfin ca dépend comment on le voit d'un point de vue philosophie mais merci ^^

Posté par
vanoise
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 05-12-15 à 19:09

Quand tu écris :
\underline{X_{0}}=X_{0}\cdot e^{j\varphi}
X0 désigne le module du complexe et l'argument du complexe. Tu as sûrement étudié en maths différentes méthodes pour obtenir le module et l'argument. Une méthode souvent utilisée en physique : le carré du module est égal au produit du complexe par le conjugué du complexe.

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 05-12-15 à 19:45

Ha ok, je vois^^ je vais tenter de trouver ca, cela m'était complètement sorti de la tête.

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 06-12-15 à 10:10

Re, je penses que c'est bon.
Pour retrouver x(t) dans les réelles, je dois prendre la partie réelle puisque le mouvement est sur Ox ?

Donc avec la partie réelle de x0 * ejwt je trouves un cosinus déphasé.

Posté par
vanoise
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 06-12-15 à 10:27

Bonjour

Citation :
Pour retrouver x(t) dans les réelles, je dois prendre la partie réelle puisque le mouvement est sur Ox ?

Tout à fait ! Je crois que tu as compris !

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 06-12-15 à 11:28

Haha, enfin une bonne nouvelle dans la journée.
Merci.

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 12-12-15 à 14:24

Re
Dans la 3ème partie du DM on me demande des choses assez simples mais en fait quand je les calculs avec mes précédents résultats je trouves des trucs complètement fou !

énoncé:
Le mouvement oscillant d'un électron à la pulsation w a pour conséquence l'émission de lumière à la fréquence w. La puissance lumineuse P de la lumière diffusée est proportionnelle au carré de l'accélération de l'électron, P= K*|a(t)|²=K*|a0|² avec K une cste.

On me demande de dire en notation complexe l'accélération a(t) puis a0
donc je penses que a(t) vaut la dérivé seconde de x0*ejwt et vu que x0 on est censé l'avoir déja calculé, ca devrait être facile mais je l'ai fait à la calculette et c'est déjà assez imposant comme expression !

En question 2 on nous demande de donner P en fonction de w,w0,,e,m,E0 et K ce qui serait donc je penses normalement un "simple calcul" mais avec mes précédents ca devient un truc ENORME qui s'écrit sur plus de 3 lignes et dont je doute fortement que cela soit ca.

Pourrais-tu m'aider (encore) même si je suis conscients que c'est assez pénible comme situation ?

Posté par
vanoise
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 12-12-15 à 17:22

Bonjour,
Le module de l'accélération complexe est effectivement le produit de 2 par le module du déplacement complexe. Peux-tu donner ici l'expression de ce module ou mieux : de son carré ; pas si compliqué que cela ! Je t'avais d'ailleurs indiqué une méthode permettant d'obtenir directement le carré du module...

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 12-12-15 à 17:44

Re,
Merci pour ton aide,
donc j'avais trouvé avant x0=(-e/m *E0)/(w0²-w²+j*w/)
donc a(t) vaudrait la dérivée seconde de x0*ejwt
soit: -w²*(-e/m *E0)/(w0²-w²+j*w/)*ejwt

Et je trouves pour |a(t)|²:
(e²*E0²**w4)/(m²*²*w4-2m²*²*w0²*w²+m²*w²+m²*²*w04)
cela me semble un peu "gros" comme résulta pour un simple DM :/

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 12-12-15 à 17:47

Enfin ca je l'ai fait à la calculette mais je vais essayer ta technique mais étant donné que la calculette sait simplifier je le fait toujours en premier à la calculette.

Posté par
vanoise
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 12-12-15 à 19:12

Bonsoir,
Voici, sauf erreur de retranscription et sauf erreur de ta part à la première question que j'ai reprise.
\boxed{X_{0}^{2}=\frac{\frac{e^{2}E_{0}^{2}}{m^{2}}}{\left(\omega_{0}^{2}-\omega^{2}\right)^{2}+\frac{\omega^{2}}{\tau^{2}}}}
Tu n'as plus qu'à multiplier par 4 pour avoir le carré du module du complexe associé à l'accélération

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 12-12-15 à 23:09

Re,

Ok, je crois avoir retrouvé cette expression.
Et ensuite, pour être sur, le w4 il vient du fait que en faisant la dérivée seconde de ejwt qui va donner un (-w)² et ceci on le fait encore au carré vu qu'on nous demande le module au carré et donc ca fait w4.

Merci beaucoup en tout cas, tu m'as un peu remotivé ^^ tu es très gentil(le).

Posté par
vanoise
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 12-12-15 à 23:45

Tu as bien compris !

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 13-12-15 à 09:56

Salut, c'est bon je l'ai fais.
A la 3ème question on me demande d'étudier la fonction P(w) et la représenter graphiquement.
On me dit que , E0 et K ne dépendent pas de w et je penses que vu que c'est m/ alors m ne dépends pas de w et w0=rac(k/m) non plus donc. Ensuite il reste e qui est lui aussi une constante donc au finale je e retrouves avec:
cste*w4/(w4+cste*w²+cste) avec des cstes positives.
Donc ca me donne une fonction qui ressemble à la racine carré mais qui tend vers K*e²*E0²*²/(m²*²) si je ne me trompes pas.

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 13-12-15 à 09:57

en +oo...

Posté par
vanoise
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 13-12-15 à 20:03

Bonsoir,
J'ignore si tu as des valeurs numériques concernant 0 et
L'idée est évidemment que P(w) est nécessairement positif. Il y a peut-être des domaines de fréquence tels que 0>>. Dans ce cas, le  dénominateur peut être considéré comme une constante et alors on peut considérer P comme proportionnelle à 4 soit inversement proportionnelle à 4 . C'est comme cela qu'on explique pourquoi le ciel est bleu, pourquoi le soleil est jaune la journée et rouge le matin et le soir par temps humide ou atmosphère polluée...

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 13-12-15 à 20:20

Oui il y a une remarque sur la couleur du ciel à la fin...
c'est à la dernière question qu'on nous dit de simplifier P(w) dans le cas où w<<w0
je vais réfléchir à tout ca après manger.

Posté par
Terces
re : électron élastiquement lié, application à un champ électriq 14-12-15 à 17:04

Re, j'ai fini le DM. Merci pour ton aide.

2 ; 3 ; 7 ; 43 ; 1 807 ; 3 263 443 ; 10 650 056 950 807 ; 113 423 713 055 421 844 361 000 443



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