Bonsoir et merci déjà pour l'attention apportée à ce message.
Exercice : Pour mesurer la profondeur d'un puits, Jules laisse tomber une bille de masse m = 5g du bord du puits et chronomètre la durée qui s'écoule jusqu'au moment où elle entend le bruit de l'impact de la billme sur la surface libre de l'eau du puits(elle prend soin de placer son oreille au bord du puits). On néglige tous les frottements de l'air. La durée mesurée est t = 3s.
1) Calculer la profondeur du puits, sachant que le bruit se propage à la vitesse c = 340/s
2) En déduire la vitesse v1 de la bille au moment de l'impact avec la surface libre de l'eau.
La bille continue son mouvement dans l'eau du puits. Elle est donc soumise aux forces de frottements exercées par l'eau et modélisées par f = -0,03v. On note t1 le temps mis par la bille pour impacter sur la surface libre de l'eau.
3) Trouver l'expression de la vitesse de la bille en fonction du temps pour t>t1.
4)Calculer la vitesse limite de la bille et tracer l'allure de v(t) pour t " alt="
" class="tex" /> [0, t1[
[t1,
[.
5)
Je vous prie de m'excuser pour les erreurs commises dans mon message précédent.
Bonjour !
4))Calculer la vitesse limite de la bille et tracer l'allure de v(t) pour t [0, t1[
[t1, [.
5)Quelle devrait être la hauteur de lâché, notée h1 pour que dès la surface libre, la bille évolue dans l'eau avec un mouvement rectiligne uniforme.
Pour mon travail,
1) Après application de la RFD et projection sur l'axe d'étude, j'obtiens (vecteur accélération) = gk(vecteur k) et après intégrations,
z(t) = gt²/2
mais je n'arrive pas à utiliser la vitesse de propagation pour achever.
2) l'expression de la vitesse est v(t) = gt mais même problème que précédemment.
3) Après application de la RFD et du TCI et projection sur (oz) j'obtiens l'equadiff :
mdv/dt - 0.003v = mg et apèrs résolution, V(t) = (mg/0.003)(exp(0.003t/m) -1)
4) la vitesse limite étant obtenue en calculant la limite quand t
de l'expression obtenue en 3) je trouve Vl = mg/0.003. Pas de difficultés pour l'allure.
5) Si le mvt est rectiligne uniforme alors V = cste = V(t=0) = 0 donc h1 = cste = h0 mais je n'arrive pas à achever.
Merci encore.
Bonjour,
1- Pour entendre le bruit, il faut que la bille ait touché le fond, créé du bruit et que ce bruit remonte jusqu'en haut. Il faut maintenant traduire cette phrase en formule.
2- Dépend de 1
3- Résolution correcte, mais pas de prise en compte correcte des conditions initiales : avec votre formule on trouve v(t=0)=0.
4- OK
5- C'est quoi h1 et h0 ? C'est en fait le même problème que pour la 3 : quelle est la vitesse de la bille en entrant dans l'eau ?
Je tiens avant tout à m'excuser du retard du message.
1)Après réflexion, je pense le temps t donné dans l'exercice correspond à réalité à un temps t = t1 + tc où t1 réprésente le temps réel et tc celui correspondant à la célérité. Avec tc =
Après substitution dans l'expression de z j'obtiens z = .
Mais après développements j'arrive à c²h² + gcth + 1/h = 0.5gt² avec h = 1/z mais je ne parviens pas à continuer.
2) pour la vitesse V = gt1 avec t1 = t - tc ayant la donnée de z ce ne sera plus un problème.
3)J'ai en effet commis une erreur la vitesse est au contraire V1 = V(t=t1)=V calculé en 2.
5) De même on a plutôt h1 = 0.5V1t1.
Merci déjà.
1- tC=z/c plutôt que l'inverse.
Pour résoudre, prendre comme variable , cela donne une équation de second degré en u.
2- OK
3- C'est bien cela, ne pas hésiter pour alléger à prendre une variable t'=t-t1.
5- Je ne vois le rapport entre la question et votre réponse.
Bonjour !
Compris pour les questions 1 à 3.
Pour la question 5 je n'arrive pas à trouver l'expression de h1
La vitesse dans l'eau tend vers une vitesse limite, le seul moyen d'avoir une vitesse constante est que à l'entrée dans l'eau, la vitesse soit cette vitesse limite que vous avez calculée en 4.
La vitesse à l'entrée dans l'eau est connue en fonction de la hauteur de chute, soit par manipulation de vos expressions pour avoir v(h), soit par théorème de l'énergie cinétique.
Il n'y a plus qu'à égaler les deux.
Merci beaucoup pour ces explications. Voici ce qu'il en résulte pour la question 5:
La vitesse limite est donné par : V1 = . Or, en dérivant z(t), on retrouve l'expression de la vitesse de la bille à l'entrée dans l'eau V' =gt
En égalisant, on obtient :
on obtient finalement l'expression de t = . Avec la donnée de m, je peux calculer t et ensuite remplacer dans z(t) =
Merci beaucoup pour tout.
Bien compris.
Juste une remarque, évitez le mélange littéral/numérique. Une écriture littérale permet de comprendre ce que l'on manipule; et on fait l'AN à la fin.
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