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Exercice DM Curling

Posté par
Akkinda
12-10-19 à 22:08

Bonjour,

J'ai un DM à rendre pour la semaine prochaine, mais je suis perdu sur certaines questions. Voici le sujet :

Le curling est un jeu qui est apparu au XV`eme siecle en Ecosse. Il consiste `a faire glisser une ´
pierre sur de la glace pour qu'elle s'arrete au plus pres d'une cible marque au sol situe a une distance
l = 28 m du point de lancement de la pierre. La figure 1 schematise une piste de curling.
La position de la pierre sera reperee par le vecteur −→OP, (O) ´etant le point de lancement de la
pierre et (P) ´etant le centre de la pierre. La cible est representee par les cercles concentriques dont le
centre (C) est `a la distance l du point O. On notera ~i un vecteur unitaire portee par la droite (OC)
et dirige de O vers C. Pour ´etudier le mouvement de la pierre, on se place dans le repere cartesien
(O, x, y) de base orthonormee (~i,~j) et on prend pour origine des temps, t = 0, l'instant o`u la pierre est
lancee par le joueur avec une vitesse ~v0 = v0
~i. On veut determiner la vitesse de lancer, v0 permettant
de realiser la meilleure performance. Dans toute la suite vous negligerez les frottements de l'air.

la question (c) me pose problème :

En deduire la vitesse de lancer optimale v0 correspondant à un arret de la pierre exactement
au point (C). On donnera l'expression de v0 en fonction de L et a0.

Merci pour votre aide

- Akkinda.

Exercice DM Curling

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 12-10-19 à 22:15

Bonsoir
"En déduire..."

Franchement, comment veux tu que nous devinions les questions a et b) qui vont amener à cette deduction?

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 12-10-19 à 23:03

Dans cette partie on consid`ere que la trajectoire de la pierre (P) est rectiligne suivant l'axe (Ox)
et que l'acc´el´eration ~a = −a~i.
1. Trajectoire de la pierre en absence d'action des joueurs apr`es le lancer. L'acc´el´eration est alors due uniquement aux frottements solide et est constante : ~a = −a0
~i, avec
a0 = 0.09m/s2
.
(a) Donner l'expression de la composante v(t) de la vitesse de la pierre sur l'axe (Ox) en
fonction du temps t.
(b) Donner l'´equation horaire du mouvement de la pierre suivant ~i (c'est `a dire la fonction
x(t)).

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 12-10-19 à 23:11

1a) On a:
x" = -ao
Donc x'=...

Sachant que

Citation :
Pour ´etudier le mouvement de la pierre, on se place dans le repere cartesien
(O, x, y) de base orthonormee (~i,~j) et on prend pour origine des temps, t = 0, l'instant o`u la pierre est
lancee par le joueur avec une vitesse ~v0 = v0
~i.

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 12-10-19 à 23:18

Pour la question (b) j'ai trouvé l'equation horaire qui est -1/2 a0 x t^2+V0 x t + x0

J'ai pensé à trouver t' pour lequel on a la pierre au point C

pour cela il faut résoudre v(t') = 0 n'est-ce pas ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 12-10-19 à 23:30

Oui
X(t) = -O,5 aot2 + Vo t

v(t) = Vo - aot

Donc il faut résoudre
x(t) = l
V(t)=o

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 12-10-19 à 23:49

Donc V(t)  = 0

on trouve t' = 0,09 m.s^2

et

-0,5 x  0,09t^2 + V0 t + x0 = 28

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 00:00

Ici Xo=o

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 00:07

Donc, on trouve :

V0 = - 0,045 t^2 + t - 28

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 08:38

Il faut résoudre le système d équations:
X(t) = L
V(t) = 0

V(t) = Vo - ao t =O
Donc t= Vo/ao

Et tu remplaces t par sa valeur en fct de Vo dans l'autre équation et tu trouves Vo (qui est une constante)

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 11:43

D'accord je vais essayer car j'avais eu quelque chose de bizarre en prenant a0 = 0,09 m/s^2

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 12:10

Et Manque-t-il un signe -  dans votre réponse ?

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 12:54

Après avoir injecter l'expression trouvé à V(t) = 0

Je trouve V0 = L + a0 t  / 2

est-ce correcte ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 19:48

Non, Vo est une constante!

X(t) = Vo t - 0.5 ao t2 = L
V(t)= Vo - ao t = 0

V(t) = 0 donc t=Vo/ao
On reporte t dans x(t) = L
D'où
Vo2/ao - 0.5 Vo2/ao = L
0.5 Vo2/ao=L
Vo=...

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 20:23

V0 =  racine ( L x 2 a0 ) (je pense que vous avez oublié le 2)

je trouve et donc en faisant le calcule je trouve 2,24 m.s^(-1)

Je ne sais pas si j'ai le droit de poser d'autre question ça correspond au même sujet c'est la continuité du DM

je suis complétement bloqué à partir de la question (b)


2. Effet du balayage

Dans la pratique on peut modifier légèrement la vitesse de la pierre
en balayant devant elle pour faire fondre la glace ; le frottement devient alors un frottement
visqueux acceleration est alors donnée par ~a = −λ ~v, o`u λ est une constante reelle positive.
On supposera toujours que le mouvement est rectiligne, le long de l'axe Ox, et on notera
~v(t) = v(t)~i, ~a(t) = a(t)~i.


(a) Quelle est la dimension de λ ? (Cette question je l'ai réussis)

les 2 autres je suis perdus ...

(b) Donner l'expression de la vitesse v(t) `a chaque instant t. On rappelle que :
d/ dt {ln [f(t)]} =1/f(t) *  df(t) /dt

On exprimera v(t) en fonction de v0, λ et t.

(c) En deduire l'equation horaire du mouvement x(t). On exprimera x(t) en fonction de v0, λet t

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 21:00

On te donne explicitement l'acceleration a(t)
Donc il faut intégrer la relation pour trouver v:

a(t) = - v

Mais que vaut a(t) par def. ?

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 21:22

L'accéleration a(t) = dv/dt = dvx/dt i

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 21:56

Le vecteur a vaut ici: dvx/dt

Avec vx =v puisque le mvt se fait selon (Ox)
En projection sur (Ox) on a donc:

dv/dt = - v

dv/v = - dt

Qu il faut intégrer

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 22:08

Je pense n'avoir pas compris, mais donc à quoi sert le rappel avec ln(f(t))

donc ca veut dire que v(t) = - λ * dt ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 13-10-19 à 22:19

Il faut apprendre à intégrer les équations différentielles en séparant les variables

Ici on a
dv/v = - dt

Ou encore

1/v dv/dt = -

Or en remplaçant f par v dans l'expression de d/dt (ln f(t)) tu devrais y voir plus clair

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 02:07

donc , d/dt x ln v = - λ
1/t ln v = - λ
1 / t  x - λ = e ^ ln v

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 07:21

d/dt(ln v) = -
Donc
ln v = -t + K

Comme a t=o , v = Vo, K = ln Vo

Donc
ln(v/Vo) = -t
V= Vo exp(-t)

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 22:22

Donc ca revient à faire l'intégrale !

Et enfin dans la question (c) :

Nous avons La constante qui est égale à V0-1

et notre formule

v(t) = exp ( - Lambda * t) + V0 - 1

Donc,

x(t) = exp ( - Lambda * 1/2 t ) + V0 - 1 + P

Et il faut chercher P pour avoir l'équation horaire en entier !?

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 22:46


Citation :
Nous avons La constante qui est égale à V0-1


Tu lis ce que j'écris?

V(t) = Vo exp (-t)

Et on intègre a nouveau par rapport a t pour trouver x(t)

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 23:21

donc remplacer f(t) par x après voir séparer les variables

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 23:28

Non, on intègre par rapport a t

X(t) = - Vo/ exp(- t) + K

K étant déterminé par les conditions initiales

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 23:43

c'est assez confus pour ma part :/

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 23:48

Je ne peux pas refaire le cours de cinematique ici
La vitesse est la dérivée de la position par rapport au temps
La position est l'intégrale de la vitesse par rapport au temps à une constante près qui est déterminée par les conditions initiales

Je te renvoie à ton cours

Posté par
Akkinda
re : Exercice DM Curling 14-10-19 à 23:57

Je le lirais donc merci !



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