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Niveau maths sup
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Exercice de ressort linéaire

Posté par
Minineutron
01-11-09 à 10:55

Bonjour, en vue de concours blancs de première année filière PCSI, je m'entraîne sur des exos du même type. Pourtant, je ne parviens pas à faire cet exercice, pourriez-vous m'aider?

On considère un ressort linéaire dont une extrémité est liée à un point fixe auquel il est librement suspendu.
Sa masse est considérée comme négligeable et sa longueur à vide est L. Quand on accroche à son extrémité libre une masse m, considérée comme ponctuelle, il s'allonge de x0.

A) Calculer le coefficient de raideur k de ce ressort.

B) A un instant donné pris comme origine des temps, on applique à m depuis sa position d'équilibre une impulsion très brève qui lui communique une vitesse initiale verticale descendante de grandeur V0. X désigne l'élongation de la masse m par rapport à sa position à vide. Etablir l'équation différentielle du mouvement que prend m à partir de t0. Donner sa solution générale et calculer numériquement toutes les constantes et caractéristiques du mouvement avec m=100g, v0=50cm.s-1.

C)Définir l'énergie mécanique de la masse m et retrouver l'équation différentielle précédente.

D) On réalise la même expérience mais avec la masse plongée dans une huile visqueuse qui oppose à son déplacement une force de frottement proportionnelle à la vitesse F=V. Précisez l'unité de dans le système international; Etablir l'équation différentielle du mouvement pris par m, après qu'elle ait subi à l'instant t0 une impulsion lui procurant une vitesse initiale descendante de grandeur v0. Donnez sa solution. =0,17 usi.

Je serais là toute la journée, je suis vraiment motivé, donc si quelqu'un pouvait m'aider à le faire pas à pas, puisque je ne parviens pas à faire une seule de ces questions, et cela m'inquiète...

Encore merci.

Posté par
donaldos
re : Exercice de ressort linéaire 01-11-09 à 13:35

Tu as raison d'être inquiet si tu n'as vraiment fait aucune des questions car l'exercice débute au niveau 1ère/Terminale...

Posté par
monkey
ressort linéaire 02-11-09 à 16:54

A-
Le réferentiel est supposé Galiléen.
Le système est le solide accroché à l'extrémité libre du ressort.
Les forces appliquées au systeme sont le poids, et la tension du ressort.

La 1° loi de Newton (Principe de l'inertie) :

"Dans un référentiel Galiléen, si le vecteur vitesse   du centre d'inertie d'un solide ne varie pas alors la somme  =  des forces extérieures appliquées au solide est nulle.

On a donc: P+T=0 (en vecteur.)
donc mg+k VM =0 (en vecteur)
ainsi, mg-k VM=0 (sans vecteur)

Ensuite tu isoles k, tu remplace par les valeurs numériques et c'est bingo.

Posté par
Minineutron
re : Exercice de ressort linéaire 03-11-09 à 01:56

Bonsoir, oui finalement j'ai avancé, j'ai buté pour un petit truc.
J'avais trouvé:

k=mg/x0 (en utilisant les notations de l'énoncé)

ensuite, je trouve dx²/dt+ k/mx=0, pour l'équa diff.

Par contre, comme conditions intiales, je n'ai que v0, et à l'instant t, où se trouve le point M?



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