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Niveau maths sup
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Exercice de mécanique, stabilité d'un équilibre

Posté par
Thetys
04-11-09 à 08:34

Bonjour,
J'ai un exercice de mécanique que j'ai bien entamé mais je suis bloqué à un endroit et je pense que j'ai fait une erreur avant, si quelqu'un pouvait m'aider!

On a un palet M de masse m à l'inrérieur d'une sphère de centre C, et de rayon OA = a, verticale ascendante. On étudie d'abord le mouvement sans frottement du palet dans un plan vertical passant par OA.

1) a- Etablir à l'aide du pfd, une équa diff du second ordre vérifiée par \theta=(\vec {CO},\vec {CM})


Là, on a comme forces\vec P=mgcos \theta \vec e_r- mgsin \theta \vec e_\theta
                     \vec N= -N \vec e_r
Or l'accélération vaut \vec a= \ddot\theta \vec e_\theta - a\dot\theta^2 \vec e_r

on a donc (E) : a\dot\theta + gsin\theta =0

La je pense que c'est bon.

b)si \theta est petiit déduire de (E) le caractère sinusoidal des petits mouvements de M au voisinage de O et donner leur période

comme \theta est petit, on a sin \theta = \theta (je sais pas faire le environ égal...)et (E) devient: \ddot \theta + g/a =0

alors \theta = \mathcal{A} cos(\sqrt (g/a) t + \phi

Comme on a rien pour trouver les constantes, je suppose qu'il faut juste dire que c'est l'expression d'un mouvement sinusoïdal?

Et pour la période, je sais pas si c'est très rigoureux ce que j'ai fait, je me suis contenté de dire que 2\pi/T = \sqrt (g/a) donc T=2\pi/(sqrt(g/a))

c- on envisage un mouvement quelconque. en posant \omega = \dot\theta, montrer que \ddot\theta = d(1/2 \omega^2)/d\theta

ca c'est bon

d- Intégrer (E)pour obtenir \omega^2 = f(\theta). La constante sera déterminée sachant que M a étét lancé en O (en bas de la sphère) avec une vitesse permettant d'ariver en A (en haut (\theta = \pi)avec une vitesse nulle

en intégrant (E), je trouve \omega^2 = 2/a(\mathcal K +gcos\theta)
or, quand M est en A, \theta=\pi et \dot\theta=0=\omegadonc \mathcal K =g

on obtiendrai alors \omega^2= 2g/a(1+cos\theta)

je suis pas du tout sur de cette relation...

e- Montrer qu'en fait M quitte S pour une valeur de \theta_0 de \theta iférieure à \pi. Quelle est la nature de sa trajectoire ultérieure?

Là, je bloque complétement.
Pour moi, M quitte la sphère si N est nulle, cad si n'y a plus de reaction du support
donc je suppose qu'il faut utiliser -ma\dot\theta^2=mgcos\theta - N
mais on se retrouve avec une equation avec du cos theta, je sais pas quoi en faire...

Si quelqu'un pouvait me donner un coup de main pour cette question, ce serait sympa

Sinon, ce n'est que la première partie, après ya les frottements qui arrivent, mais je vais essayer de comprendre celle là d'abord.

Merci, de votre aide!

Posté par
Thetys
re : Exercice de mécanique, stabilité d'un équilibre 04-11-09 à 16:05

Personne ne peut m'aider s'il vous plaît?

Posté par
benji8874
re : Exercice de mécanique, stabilité d'un équilibre 05-11-09 à 13:41

Bonjour,

Oui je vais vous aider sous peu mais disons que maintenant le temps me fait défaut.
Il a quelque fautes au premier coup d'oeil.

Cordialement,


Benjamin



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