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la trajectoire d'une particule

Posté par
khalido
09-06-20 à 00:04

Bonsoir

Une particule ponctuelle chargé positivement avec une charge Q, de masse m , est introduite à l'instant t=0 avec une vitesse initiale dans une région de l'espace où règne un champ magnétique uniforme vectB.
Dans l'ensemble de l'exercice , on négligera le poids de la particule compte tenu de l'intensité des autres forces mises en jeu .
Montrer que la trajectoire de la particule est un cercle contenu dans le plan (Oxy) et passant par O . Déterminer le rayon de cette trajectoire en fonction du champ magnétique , de la masse de la particule, de sa vitesse initiale et de sa charge .
Q = 10^-6 C , Vo= 20 m/s , B=10^-1 T , m= 3×10^-9 kg .

franchement cette situation est un petit peu différente pour moi , je demande vos propositions ou bien de voies pour commencer et merci

la trajectoire d\'une particule

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 07:38

Bonjour,

Vous avez un problème de mécanique du point et usuellement vous le traitez ainsi :

- on définit de quoi on parle : système, référentiel ...
- on fait le bilan des forces
- on applique un principe ou un théorème

Ici il n'y a pas de raison de changer. Qu'est-ce que cela donne dans ce cas ?

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 13:46

la seule force appliquée est la force magnétique mais et après ?

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 13:49

Bien,

On en est à l'étape 2.
Donc étape 3 : appliquez le principe de la dynamique à la charge.

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 13:54

On aura une force magnétique nulle car l'accélération est nulle

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 13:55

Mais si on travaille dans la base de frenet ça sera différent

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 13:56

Que vaut la fore magnétique ?
Comment s'exprime le principe fondamental de la dynamique ?

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:00

F = qvect Bvect

le principe fondamental
la somme des forces extérieures = m×accélération

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:02

OK.

Donc la force magnétique n'est pas nulle.
Puisque vous connaissez Frenet, projetez cette relation dans la base de Frenet.

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:04

On obtient
q(OM)'vect Bvect = m(OM)''

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:09

Oui, et dans la base de Frenet que vaut l'accélération ?

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:25

l'accélération tangentielle + l'accélération normale
puisque on a la vitesse constante donc l'accélération tangentielle est nulle
donc l'accélération ici vaut v²/R

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:29

C'est bien cela, vous reportez cela dans votre principe et vous avez presque fini.

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:35

cela montre que la trajectoire est un cercle ?
pour le rayon comment on va le déterminer ?
je pense que le vecteur du champ magnétique est perpendiculaire au vecteur vitesse donc le produit vectoriel entre eux vaut Vo×B
donc la force magnétique F=qVoB
on va obtenir qVoB=m×V²/R
c'est vrai ?

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:37

Si l'accélération tangentielle est nulle que dire de v ?
Et donc comment se simplifie votre équation ?

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:39

la vitesse est constante
Donc R= m×V/Q×B

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:50

Il suffit d'ajouter la projection sur Oz de F=ma, pour montrer que v_z(t)=0 et qu'on a donc une trajectoire plane dans le plan Oxy.

Tout est constant dans R= m×V/Q×B, donc R=Cte, la trajectoire est plane, donc ...


Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 14:58

Oui c'est ça
mais je sais pas pourquoi j'ai pas remarqué tous ça dès le début ...avez-vous des conseils concernant cela ?

Posté par
gts2
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 15:09

Si c'est la première fois que vous voyez qqch du genre, il n'est pas anormal de ne pas voir du premier coup.

Sinon, une remarque d'ordre général : ne pas hésiter à s'appuyer sur le texte pour aider l'intuition : on ne vous demande pas de trouver la trajectoire, mais de montrer que c'est un cercle, donc on sait où l'on va.

Posté par
khalido
re : la trajectoire d'une particule 09-06-20 à 15:20

Ouii exactement bonne remarque
merci beaucoup



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