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Niveau maths sup
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équation diférentielle d'un vecteur?

Posté par
Hogwarts101
21-02-18 à 11:52

Bonjour,
je viens vers vous car je bloque sur une question dans un exercice de physique, je ne la trouve pas très claire.
On me demande de trouver l'équation différentielle régissant l'évolution du vecteur vitesse . Je me demande si l'équation différentielle étant celle d'un vecteur, cela implique qu'il ne faut pas projeter les forces lorsqu'on établit le PFD.
Dans l'exercice, on considère un base jumper soumis à son poids et à une force de trainée exercée par l'air:  
F=-1/2**S*C*v^2
avec =/v
Merci pour votre aide.

Posté par
krinn Correcteur
re : équation diférentielle d'un vecteur? 21-02-18 à 13:40

bonjour,

En principe, une equa. diff. est une equation dont l'inconnue est une fonction, et pas un vecteur.
donc il faut projeter le pfd (= relation vectorielle) sur les axes pour obtenir une ou plusieurs equa. diff.
Si le probleme est a 1 dim, il n'y en aura qu'une (par ex. z" = -g pour une chute libre verticale )
Dans le cas general, il y en a 3.

ici tu vas trouver, je pense, une equation du style: dv/dt = f(v)
f etant une fct à preciser

Posté par
vanoise
re : équation diférentielle d'un vecteur? 21-02-18 à 13:58

Bonjour

Effectivement, l'énoncé, tel que tu l'as copié, manque de précision. Sous toutes réserves donc : peut-être s'agit-il d'étudier le mouvement du centre d'inertie G du « base jumper » en assimilant celui-ci à un point matériel de masse m, soumis à l'action de son poids et de la force de traînée. Évidemment, il s'agirait d'une étude très simplifiée mais pas tout à fait évidente cependant. L'équation différentielle vérifiée par le vecteur vitesse de G, étudiée dans le référentiel terrestre assimilé à un référentiel galiléen s'écrirait :

m\frac{d\overrightarrow{v}}{dt}+\frac{1}{2}\rho.S.C.\Vert\overrightarrow{v}\Vert.\overrightarrow{v}=m.\overrightarrow{g}
 \\
Comme tu l'as écrit, il faut effectivement projeter cette relation dans un repère terrestre. Tu obtiens alors autant d'équations différentielles que de composantes non nulles du vecteur vitesse. Une grosse difficulté d'ordre mathématique apparaît alors : à cause de la norme de \overrightarrow{v} qui figure dans toutes ces équations, ces équations différentielles ne sont pas indépendantes. Par exemple la composante vx apparaît à la fois dans l'équation différentielle vérifiée par vx et dans l'équation différentielle vérifiée par vy. Je me demande s'il ne s'agit pas ici de se limiter à une portion de trajectoire rectiligne. La situation est alors beaucoup plus simple puisqu'une seule équation différentielle est à étudier.

Posté par
Hogwarts101
re : équation diférentielle d'un vecteur? 22-02-18 à 23:52

Bonsoir,
merci beaucoup pour vos réponses, je vais me repencher sur le problème avec vos indications,
encore merci pour votre aide.



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