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Niveau école ingénieur
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Energie potentielle

Posté par
shanaella
14-10-15 à 00:52

Bonsoir a tous,

Alors, j'ai un petit exercice sur lequel je bosse en ce moment (afin de prendre de l'avance, ce sera le prochain cours) mais je n'y comprend vraiment rien. C'est une première pour moi, pouvez vous m'expliquer un peu, détailler le début des réponses etc.
Merci d'avance pour toutes vos aides.  

Voici l'énoncé :

On s'intéresse d'abord au cas où l'oscillateur ne dépend que d'un degré de liberté (la variable est uniquement x)
Au voisinage de (x=0), position d'équilibre, on admet que :
Ep(x) - Ep(0) = ((x-0)^1/1) Ep'(0) + ((x-0)^2/(1X2) Ep''(0) + …

Question :

1) Exprimer le terme suivant ! (observer la relation). Que vaut Ep'(0) si (x=0) est une position d'équilibre ? On admettra que Ep n'admet pas de point d'inflexion au voisinage de 0 et que l'énergie potentielle est minimale et nulle en 0.
2) Qu'en déduire alors pour  Ep''(0) ?

3) Montrer que Ep(x) peut être approché au voisinage de 0 par Ep(x) = k (x^2/2) et que vaut k ?
4) Pourquoi l'énergie potentielle de pesanteur n'est-elle pas mentionnée ?

La 1) est vraiment impossible pour moi. La 2) et la 3) je pense pouvoir les faire si j'ai compris et terminé la 1)

Merci

Posté par
vanoise
re : Energie potentielle 14-10-15 à 11:10

Tu dois connaître la formule générale du développement limité : le terme de degré 3 est (X3/6).Ep'''(0)

Une position d'équilibre correspond à un extremum de Ep = f(x) donc à une dérivée première nulle en x = 0 .
Si l'équilibre est stable, cet extremum est un minimum donc la dérivée seconde est strictement positive. Elle ne peut pas être nulle car nous aurions un point d'inflexion en x = 0 ; l'énoncé demande de la noter k.En négligeant les termes d'ordre supérieurs à deux dans la formule de TAylor du développement limité, nous obtenons bien  la formule 3). Tu retombe sur l'étude classique d'un oscillateur harmonique.



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