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Posté par
noowar
23-12-07 à 12:10

Bonjour,

Je bloque sur un exercice de Physique.
Voici l'énoncé ainsi que mes réponses.


Soit u_e une tension sinusoïdale imposée par un générateur. Le but de ce problème est d'étudier ce filtre, c'est-à-dire de savoir ce que vaudra u(t) en fonction de la fréquence de la tension d'entrée u_e(t). La tension d'entrée est sinusoïdale, c'est-à-dire que u_e(t)=U_0cos(\omega t), où \omega est la pulsation de la tension (reliée à sa fréquence f par \omega =2\pi f) et U_0 est son amplitude.

1. Établir l'équation différentielle vérifiée par u(t). On posera \omega_0=\frac{1}{RC}.

2. On peut montrer qu'en régime forcé comme on est ici, la tension u(t) est une fonction sinusoïdale de pulsation \omega. On peut donc chercher la solution sous la forme u(t)=Ucos(\omega t +\phi), où U est l'amplitude, inconnue, de la tension u(t), et \phi est son déphasage par rapport à la tension u_e(t). Réinjecter la forme de solution propose dans l'équation différentielle, puis dévelepper les cosinus et sinus à l'aide des formules de trigonométrie.

3. Identifier les termes en cos(\omega t) et sin(\omega t) de part et d'autre du signe égal. On a à présent deux équations à deux inconnues : U et \phi (qui apparaît sous forme de cos(\phi) et sin(\phi).

4. Exprimer cos(\phi) en sin(\phi) en fonction du reste des variables.

5. En déduire l'expression de tan(\phi) en fonction de \omega et \omega_0.

6. En écrivant que cos^2(\phi)+sin^2(\phi)=1, en déduire l'expression de \frac{U}{U_0} en fonction de \omega et \omega_0.

7. On posera H=|\frac{U}{U_0}| et x=\frac{\omega}{\omega_0}. Donner l'expression de \phi et H en fonction de x.
______________________

1. loi des mailles : u_e=u_r+u
   loi d'ohm : u_r=Ri
   relation caractéristique du condensateur : i=C\frac{du}{dt}

d'où u_e=RC\frac{du}{dt}+u ou encore \frac{du}{dt}=-u\omega_0+u_e\omega_0.

2. Après réinjection de la solution proposée dans l'équation différentielle, on aboutit à Usin(\omega t+\phi)=\omega_0Ucos(\omega t+\phi)-u_e\omega_0.

Après développement, U[sin(\omega t)cos(\phi)+sin(\phi)cos(\omega t)]=\omega_0U[cos(\omega t)cos(\phi)-sin(\omega t)sin(\phi)]-u_e\omega_0.

3. "Identifier les termes en cos(\omega t) et sin(\omega t) de part et d'autre du signe égal" c'est-à-dire ? Je ne comprends pas ce qu'il faut faire...

4. Je trouve cos(\phi)[Usin(\omega t)-\omega_0Ucos(\omega t)]+sin(\phi)[Ucos(\omega t)+\omega_0Usin(\omega t)]+u_e\omega_0=0.

D'où cos(\phi)=\frac{-sin(\phi)[Ucos(\omega t)+\omega_0Usin(\omega t)]-u_e\omega_0}{Usin(\omega t)-\omega_0Ucos(\omega t)} et sin(\phi)=\frac{-cos(\phi)[Usin(\omega t)-\omega_0Ucos(\omega t)]-u_e\omega_0}{Ucos(\omega t)+\omega_0Usin(\omega t)}.

Je trouve ça bizarre du coup je bloque...

Merci d'avance et passez tous de bonnes fêtes de fin d'année !

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Posté par
noowar
re : Filtre 23-12-07 à 12:12

Je retape ma question 4. parce que j'ai oublié les balises LaTeX...

4. Je trouve cos(\phi)[Usin(\omega t)-\omega_0Ucos(\omega t)]+sin(\phi)[Ucos(\omega t)+\omega_0Usin(\omega t)]+u_e\omega_0=0.

D'où cos(\phi)=\frac{-sin(\phi)[Ucos(\omega t)+\omega_0Usin(\omega t)]-u_e\omega_0}{Usin(\omega t)-\omega_0Ucos(\omega t)} et sin(\phi)=\frac{-cos(\phi)[Usin(\omega t)-\omega_0Ucos(\omega t)]-u_e\omega_0}{Ucos(\omega t)+\omega_0Usin(\omega t)}.



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