Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau école ingénieur
Partager :

Energies

Posté par
chanda
04-11-13 à 22:17

Bonsoir!
Je bloque sur un exercice assez court, mais que je trouve retors... Quelqu'un pourrait-il/elle m'aider
?
Il faut que je montre que F=kuv où k est une constante, u un vecteur unitaire, et v le vecteur vitesse de la particule, ne change pas l'énergie cinétique de la particule, et je dois trouver sa trajectoire.
J'ai commencé par dire que avec les propriétés du produit vectoriel, on sait que  la force F est perpendiculaire à u et à v. Puis-je dire que de ce fait, la force F ne travaille pas, et que comme la variation de l'énergie cinétique est égale à la variation du travail, la force F n'intervient donc pas dans l'énergie cinétique? J'avoue ne pas savoir comment m'en sortir puique je n'ai "aucune" idée de la trajectoire que cette particule peut effectuer...
Voilà,
et merci d'avance!

Posté par
WilliamM007
re : Energies 04-11-13 à 22:49

Bonsoir.

Ce que tu dis est correct. Le théorème de l'énergie cinétique montre que, puisque F ne travaille pas, alors cette force n'accélère pas la particule.
On peut faire un PFD :
dv/dt = ku^v
Il y a un produit vectoriel, donc on raisonne avec les coordonnées.
On choisit un bon repère cartésien, c'est-à-dire un dont l'un des axes dirige u, pour simplifier les équations.
On devrait normalement trouver deux équations couplées, et une équation résolue.
Pour découpler les équations, plusieurs méthodes : on peut dériver ou intégrer les équations pour découper, ou alors poser la variable t=x+iy si les variables couplées sont x et y (ici les variables couplées seront les coordonnées de la vitesse selon deux directions précises).
À rapprocher de l'étude de la trajectoire dans un champ magnétique stationnaire uniforme.

Posté par
chanda
re : Energies 04-11-13 à 22:56

Bonsoir,
Merci de votre réponse.
J'ai tenté de raisonner sur les coordonnées donc j'obtiens les coordonnées du vecteur f en fonction de celles des vecteurs u et v.
Après je ne comprends pas votre formule du PFD: pourquoi la masse n'y apparait elle pas?

Posté par
WilliamM007
re : Energies 04-11-13 à 23:17

Parce que je l'ai oubliée

Posté par
chanda
re : Energies 04-11-13 à 23:19

Ha en effet! xD Je pensais que c'était en rapport avec le fait que vous ne considériez pas le poids de la particule!

Posté par
chanda
re : Energies 04-11-13 à 23:47

Bon avec les coordonnées, j'ai:
(cf image)
Ensuite, avec le pfd:
g+ k/m u v =dv/dt
Comment projeter le produit vectoriel pour pouvoir projeter cette relation sur les 3 axes, et obtenir 3 équations?
Merci d'avance.

Energies

Posté par
WilliamM007
re : Energies 05-11-13 à 00:08

Je pense qu'il est sous-entendu que la seule force est F, donc pas de poids à mon avis, donc g disparaît.
On a : dv/dt = (k/m)u^v
On choisit le repère (x,y,z) tel que u soit porté par x.
Alors u=(u,0,0), et v=(Vx,Vy,Vz)
Et u^v=(0,-uVz,uVy)
et dv/dt = (dVx/dt,dVy/dt,dVz/dt)
On en déduit :
dVx/dt = 0
dVy/dt = -(ku/m)Vz
dVz/dt = (ku/m)Vy
La première équation se résout : Vx=constante
Les deux suivantes sont couplées : on peut par exemple introduire la variable h=Vy+iVz avec i le nombre complexe : i²=-1
Alors dh/dt = dVy/dt + idVz/dt
En notant w=ku/m :
dh/dt = -wVz + iwVy = (Vy+iVz)*w*i=hwi
Donc dh/dt = (iw)*h, ce qui se résout en h=Aexp(iwt), avec A a priori complexe, donc A=a+ib, à déterminer avec les conditions initiales.
On en déduit Vy et Vz en identifiant parties réelle et imaginaire de h.

Posté par
chanda
re : Energies 05-11-13 à 09:32

Bonjour,
Merci beaucoup de votre réponse!
Je comprends un petit peu mieux, mais j'avoue que je suis dans le flou pour la résolution des deux équations couplées ... :/
Je comprends comment vous l'avez fait et je vois bien que ça fonctionne, mais après comment savoir qu'il faut faire ça?
(bon maintenant je le sais mais, c'est souvent mon problème ça :/)

Posté par
WilliamM007
re : Energies 05-11-13 à 18:19

Parce que c'est classique.
On aurait pu aussi dériver les équations :
d²Vy/dt²=-wdVz/dt=-w²Vy : hop une équation différentielle du second ordre, on en déduit Vy, idem pour Vz.
On peut aussi raisonner avec la coordonnée y :
wVy=dVz/dt donc Vy=(1/w)dVz/dt puis on intègre : y=(1/w)Vz+c (c : constante)
donc y=(1/w)(-1/w)dVy/dt + C
soit y=(-1/w²)d²y/dt² + c, équation du second ordre en y qu'on peut résoudre.

Posté par
chanda
re : Energies 05-11-13 à 21:17

En gros ya du boulot!
Merci beaucoup

Posté par
krinn Correcteur
re : Energies 05-11-13 à 21:40

bonsoir,

je ne pense pas qu'il y ait besoin de bcp de calculs.

on remarque que: d/dt(.) = .d/dt (car est un vecteur constant)

or l'accélération est normale à (puisque F l'est, et F = ma)

donc .d/dt = 0

d/dt(.) = 0
. est donc constant

or . = |||| |||| cos(,)

et comme |||| est constante et |||| = 1

cos(,) est donc constant

tout ça pour dire que la tangente à la trajectoire en tout point fait un angle constant avec une direction fixe (celle de ),

ce qui est la définition géométrique d'une ....

sauf erreur



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !