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equation différentielle et physique

Posté par
loggan
27-02-09 à 20:14

Bonjour, j'ai quelques difficultés concernant un entrainement au BAc Blanc a rendre dans queqlques jours.
j'aimerais une piste

on prépare un mélange homogène constitué d'un liquide de masse volumique =1000kg.m-3 et de particules solides de formes sphériques de masse volumique s=1000kg.m e de masse m=4.5.10-14kg.
on dépose à la date t=0 une fine couche ( dont on néglige l'épaisseur)de ce mélange homogène à la surface d'un récipient contenant le liquide pur précédent.
les particules que l'on suppose initialementau repos, se déplacent vers le fond du récipient. elles sont soumises à leur poids vertical vers le bas, à la pousse d'archimède vers le aut et à une force de frottement colinéaires à la vitesse , de sens contraire et de valeur F=kv, avec k= 3,1.10-12 kg.s-1.
L'application de la deuxième loi de Newton copnuit à l'équation différentielle vérifiée par la vitesse v de la particule:

(E):mv'=mg-kv-mg(/s)

j'ai déterminer précedement la solution de l'équation différentielle v(0)=0.
j'ai trouvé v(x)= (mg/k(1-(/s))*(1-e-kx/m)

je ne ssas d'ailleurs pas expliquer pourquoi v(0)=0
je cherche désormais à déterminer la vitesse limite de vl de la particule,
c'est-à-dire lim t+ v(t) pour calculer une valeur arrondie au milième de vl de la particule. (pour g=9.8 N.kg-1)

voila, merci d'avance

Posté par
122155
re : equation différentielle et physique 27-02-09 à 20:58

Est ce que cette équation a été donnée ou toi qui l'a trouvée?
mv'=mg-kv-mg(/s)

Posté par
Marc35
re : equation différentielle et physique 27-02-09 à 21:07

Bonjour,
mv'= mg - kv - mg(/s)
v'= g - (k/m)v - g(/s)
v'= - (k/m)v + g(1-/s)

Je suis d'accord avec v :
v\,=\,\frac{mg}{k}(1-\frac{\rho}{\rho_s})(1-e^{-\frac{k}{m}t})

v(0) = 0 parce que à t= 0, les particules sont au repos (énoncé => "les particules que l'on suppose initialement au repos").

Quand t+, e^{-\frac{k}{m}t 0
d'où v_l\,=\,\frac{mg}{k}(1-\frac{\rho}{\rho_s})

Posté par
loggan
re : equation différentielle et physique 27-02-09 à 21:16

oui c'est ce que j'ai trouvé cependant lorsqu'on remplace et sdans l'expression ,on touve une vitesse limite nulle puisque =s.
a moins que je ne me soit tromper

Posté par
122155
re : equation différentielle et physique 27-02-09 à 21:35

la vitesse limite est atteinte lorsque le régime permanant est établit , ceci se réalise lorsque t-->+.
a=0 et la vitesse devient constante (vl).
  sa valeur a été détérminé par Marc35 en faisant tendre t vers l'infini ds l'éq de la vitesse.

on peut encore trouver sa valeur à partir de l'équation différentielle .
mv'= mg - kv - mg(/s)
en posant a=0  càd   v'=0  alors v=vl
=>0 = mg - kvl - mg(/s)
=> mg - mg(/s)=kvl

mg (1- (/s))=kvl
v_l=\frac{mg}{k }(1- \frac{\rho}{\rho_s})

Posté par
Marc35
re : equation différentielle et physique 27-02-09 à 21:36

Si = s, il n'y a aucune force sur les particules parce qu'on a
mv'= mg - kv - mg
mv' = -kv
et v(0) = 0

Posté par
122155
re : equation différentielle et physique 27-02-09 à 22:39

oui lorsque =s, l'effet de la poussée d'Archimède compense l'effet du poids de la particule.     l'éq diff. devient:
mv'= mg - kv - mg
mv'=-kv

les particules que l'on suppose initialement au repos=> v=O  à t=o

l'éq diff devient
mv'=0     v=cte =0=vo



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