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Exercice : mouvements harmoniques...

Posté par
Amurys
15-10-09 à 15:39

Bonjour à toutes et à tous,

Voici un exercice qui me pose problème, étant donné que, chaque fois, il me semble qu'il manque une ou deux données :
[Voir image de l'exercice]

- Il me faut surtout trouver pour la pulsation, égal à 2.f
Comment trouver la fréquence ? Je peux essayer par la période, mais il me faudrait une constante de raideur du ressort...
- Comment connaître l'élongation A ? Ainsi que la phase ? J'ai beau retourner mes formules dans tous les sens, je n'y arrive pas... D'autant plus que j'ai du mal à me figurer ce système dans l'espace. Je ne vois vraiment pas ce que fait le bloc.


J'ai réussi tous les autres exercices demandés, mais là... Impossible.




Merci d'avance pour votre aide,
Amurys

Exercice : mouvements harmoniques...

** énoncé effacé ; image laissée **

Edit Coll : si tu veux de l'aide, merci de faire l'effort de recopier ton énoncé sur le forum     

Posté par
J-P
re : Exercice : mouvements harmoniques... 15-10-09 à 16:26

k.x = -m.d²x/dt²

d²x/dt + (k/m)x = 0

p² = - (k/m)

x = A.sin(rac(k/m)t) + B.cos(rac(k/m)t)

dx/dt = A.rac(k/m).cos(rac(k/m)t) - B.rac(k/m).sin(rac(k/m)t)


x(0) = -0,085
A.sin(rac(k/m)*0) + B.cos(rac(k/m)*0) = -0,085
B = -0,085

v(0) = -0,920
A.rac(k/m).cos(rac(k/m)*0) - B.rac(k/m).sin(rac(k/m)*0) = -0,92
A.rac(k/m) = -0,92

d²x/dt + (k/m)x = 0
en t=0 -->
47 + (k/m)*(-0,085) = 0
k/m =  553

A = -0,92/V553 = -0,039

--> x(t) = -0,039.sin(23,5.t) - 0,085.cos(23,5.t)
------

Pulsation : 23,5 rad/s

Amplitude = rac(0,039²+0,085²) = 0,0936 m = 93,6 cm

La demande de la phase du déplacement n'est pas fondée si on ne dit pas par rapport à quoi.
Est-ce par rapport à une sinusoïde a.sin(23,5.t) ou bien une cosinusoïde a.cos(23,5.t) ou bien quoi d'autre ?

On peut évidemment écrire x sous la forme x(t) = 0,0936*sin(23,5.t + phi), mais on peut tout aussi bien l'écrire sous la forme x(t) = 0,0936*cos(23,5.t + Phi)
Et donc ...
-----
Sauf distraction.  

Posté par
Amurys
re : Exercice : mouvements harmoniques... 15-10-09 à 18:56

En effet, c'est les réponses qui me sont indiquées.
Mais le pépin, c'est qu'on n'a vu que quelques formules :
y(t) = A.sin(t + ).   y(MAX) = A
v(t) = A..cos(t + )   v(MAX) = A
a(t) = -A.².sin(t + ) = -².y(t)   a(MAX) = A.²

Grâce à la formule de l'accélération qui était égale à -².y(t), j'ai finalement pu trouver f d'une autre manière en isolant le .

Les autres formules vues concernent les forces ou énergies, elles ne sont d'aucune utilité ici.

Pour le système bloc-ressort, nous avions effectivement vu la formule :
T = 2.rac(m/k)
J'ai cru comprendre que tu utilisais cela, mais nous faisions tellement différemment en cours que je ne peux hélas suivre ton raisonnement. :/
Avec ces seules connaissances, je ne peux comprendre le "x = A.sin(rac(k/m)t) + B.cos(rac(k/m)t)".
Ca me dépasse.

Du coup, j'ai beau essayer avec mes formules, impossible d'isoler A ou ...
Si je remplace dans une équation, j'obtiens une évidence du type réel = réel.

Comment faire avec mes seules formules vues ?



Merci pour pour ton aide,
Amurys

Posté par
J-P
re : Exercice : mouvements harmoniques... 15-10-09 à 19:27

Voila avec tes formules (c'est équivalent).

k.x = -m.d²x/dt²

d²x/dt + (k/m)x = 0

p² = - (k/m)

x = A.sin(rac(k/m)t + Phi)

dx/dt = A.rac(k/m).cos(rac(k/m)t + Phi)

x(0) = -0,085
A.sin(rac(k/m)*0 + Phi)  = -0,085
A.sin(Phi) = -0,085

v(0) = -0,920
A.rac(k/m).cos(rac(k/m)*0 + Phi) = -0,92
A.rac(k/m).cos(Phi) = -0,92

d²x/dt + (k/m)x = 0
en t=0 -->
47 + (k/m)*(-0,085) = 0
k/m = 553

A.sin(Phi) = -0,085
A.rac(k/m).cos(Phi) = -0,92

A.sin(Phi)/(A.rac(k/m).cos(Phi)) = -0,085/-0,92
tan(Phi)/rac(k/m) = -0,085/-0,92 = 0,0924
tan(Phi) = 0,0924 * rac(553) = 2,173
Phi = 1,14 rad

A.sin(Phi) = -0,085
A.sin(1,14) = -0,085
A = -0,0936

x(t) = -0,0936.sin(23,5.t + 1,14)

soit : x(t) = 0,0936.sin(23,5.t + 1,14 - Pi)

x(t) = 0,0936.sin(23,5.t - 2)
-----
Pulsation : 23,5 rad/s
Amplitude : 0,0936 m = 93,6 cm
Phase : 2 rad de retard.

Sauf distraction.  

Posté par
Amurys
re : Exercice : mouvements harmoniques... 15-10-09 à 20:01

C'est super !
J'ai enfin compris.

Il faudra que je songe à ne pas laisser d'amplitude négative sur le test. ^^'



Bonne soirée, merci encore,
Amurys



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