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Niveau maths sup
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Les oscillateurs mecaniques

Posté par
alexcpge
06-10-13 à 18:56

Bonjour à tous,
alors voila, pour demain j'ai un exercice a faire, cela porte sur les oscillateurs mecaniques.
Mais, n'etant pas une lumière en physique (je préfère les maths ^^), j'aurais besoin d'aide sur cet exercice et surtout JE VEUX COMPRENDRE, je me fiche un peu d'avoir tout bon, je veut comprendre la démarche surtout ^^
Voici l'exercice :
Considérons deux mobiles M1 et M2 de même masse m, supposés ponctuels et astreints à glisser sur un plan horizontal dans la direction (Ox).
Le mobile M1 est accroché à un point O par l'intermédiaire d'un ressort de raideur k et de longueur à vide l0.
Le mobile M2 est accroché au mobile M1 par l'intermédiaire d'un ressort identique au précédent.
Tous les frottements sont négligés.
  1)Etablir les équations différentielles du mouvement vérifiées par les positions x1(t) et x2(t) des mobiles M1 et M2 par rapport à O.
On notera que ces équations différentielles sont couplées(elles contiennent toutes les deux ç la fois des termes en x1(t) et des termes en x2(t).
  2)On pose X1(t) = x1(t)-2l0 et X2(t)=x2(t)-2l0
a)Justifier le choix des grandeurs X1(t) et X2(t) en donnant leur interprétation physique.
b)On étudie les mouvemment oscillatoires harmoniques possibles des deux mobiles à la même pulsation ω en l'absence de frottements (appelés mode propres).
En choisissant X1(t) = Xm1 * cos(ωt+fi1) et X2(t) = Xm*2*cos(ωt+fi), montrer qu'on obtient dans ce cas le système :
(2ω0²-ω²)X1-ω0²*X2=0
-ω0²*X1 + (ω0²-ω²)*X2=0
Où ω0 est une grandeur qu'on explicitera en fonction de k et m.
c)En déduire les solutions de ω1 et ω2 correspondant aux valeurs de ω recherchés.
Je vous remercie beaucoup de votre aide.
PS : j'ai mis le schéma qu'il y a avec l'exercice.

Posté par
alexcpge
re : Les oscillateurs mecaniques 06-10-13 à 22:00

j'ai essayé de commencer un peu,
donc j'ai fait le bilan des forces :
le poids = -mgez
reaction = nez
Force elastique 1 = -k(l-l0)ex
Force elastique 2 = -k(l-2l0)ex

PFD :
-mgez +nez-k(l-l0)-k(l-2l0)=ma
Puis on projete sur Ox :
-k(l-l0)-k(l-2lo)=m¨xex
m¨x+k(l-l0)+k(l-2l0)=0
¨x+omega0(l-l0)+omega0(l-2l0)-0

Je sais pas si c'est bon,
pouvez-vous m'aidez svp ?

Posté par
alexcpge
re : Les oscillateurs mecaniques 06-10-13 à 22:18

ah non en faite,
à la fais du 1) je trouve que
¨x+wo(l-l0)=0
¨x+wo(l-2l0)=0

ensuite pour le 2)a j'ai dit que X1 et X2 etait l'allongement des ressorts,

et je suis completement bloqué au 2)b)
j'ai un systeme d'equation :
-¨x+woX1=0
-¨x+woX2=0
mais après je sais pas quoi faire
aidez moi svp !



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