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Niveau maths spé
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Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous noir

Posté par
Ea1
03-06-18 à 03:40

Bonne soirée,

L'énoncé est la suivante: ,

Je n'arrive pas à répondre à la 7 ième question ( problèmes liés aux changements de référentiels) alors si vous avez des idées n'hésitez pas

Merci d'avance!

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d’un système binaire de deux trous 03-06-18 à 04:41

J'ai trouvé ça:
T = \sqrt{\frac{2\pi a^3}{G_n(m_1+m_2)}}

Qu'avez vous trouvé?

Posté par
vanoise
re : Mécanique du point:Étude d’un système binaire de deux trous 03-06-18 à 17:55

Bonsoir
Le problème à deux corps se ramène dans le repère barycentrique à étudier d'abord une particule fictive P de masse µ (masse réduite) soumise à la force d'interaction gravitationnelle. Une fois connue le mouvement de P, on obtient ceux des centres des deux astres par les formules du barycentre.
Pour 7 : puisque le mouvement est circulaire par hypothèse, l'accélération tangentielle a pour expression générale :

\overrightarrow{a*_{T}}=\frac{dv*}{dt}\cdot\overrightarrow{u_{\theta}}
Puisque la force est radiale, cette accélération tangentielle est nécessairement égale à chaque instant au vecteur nul. Donc...
Ton expression de la période est correcte.
Quelques démonstrations utiles ici, paragraphe I (la suite est hors sujet) :

Posté par
vanoise
re : Mécanique du point:Étude d’un système binaire de deux trous 03-06-18 à 19:20

Citation :
Ton expression de la période est correcte

Ton expression de la pulsation est probablement correcte mais le terme en "2" n'est pas sous la racine...

T=2\pi\cdot\sqrt{\frac{a^{3}}{G_{n}(m_{1}+m_{2})}}

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d’un système binaire de deux trous 03-06-18 à 19:28

Merci Vanoise,

ce que je ne comprends pas lorsqu'on applique le pfd au syst {T1, T2} au point G dans R^* on a:

(m_1+m_2)a^*=F{1/2}+F_{2/1}=0
Ce qui entraîne v^*=cte

c'est ça non?
Mais j'ai pas utilisé la relation 2 ..

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d’un système binaire de deux trous 03-06-18 à 19:38

De quel loi s'agit-il?

Posté par
vanoise
re : Mécanique du point:Étude d’un système binaire de deux trous 03-06-18 à 20:03

Je me demande si tu ne confonds pas deux études différentes :
1° :  L'étude du mouvement de G dans R : le système formé des deux masses étant isolé (aucune force extérieure), l'accélération de G dans R est nulle à chaque instant , la vitesse de G dans R est un vecteur constant. Dans ces conditions, le repère R* d'origine G, en translation rectiligne uniforme par rapport à R, est aussi un repère galiléen. On peut donc étudier le mouvement des deux astres dans R*.
2° : l'étude du mouvement dans R* :elle commence à Q4. On étudie d'abord le mouvement d'un point fictif M, de masse µ soumis à la force \overrightarrow{F_{1\rightarrow2}} , pas à la somme \overrightarrow{F_{1\rightarrow2}}+\overrightarrow{F_{2\rightarrow1}}  
comme tu l'écris. La vitesse de ce point fictif M est notée v*, son accélération est notée a*... C'est à l'accélération de ce point fictif que je me suis intéressé dans mon message précédent...   Relis très attentivement ton énoncé et essaie de comprendre la démonstration que l'ai faite ; j'utilise les indice T et S pour terre et soleil au lieu de 1 et 2 dans ton problème mais cela ne devrait pas te poser de difficultés au niveau Math Spé...

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 03-06-18 à 20:20

Je pense avoir compris l'étude que vous avez faite vanoise, ce qui me pose problème en fait n'est pas la détermination de v* c'est plutôt le fait qu'il est constante que je n'arrive pas à prouver (l'étude terre/lune suppose que \Omega est constante et ce dès le départ.). Je veux montrer que a* est nulle, mais je n'y arrive pas..

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 03-06-18 à 20:28

Citation :
Pour 7 : puisque le mouvement est circulaire par hypothèse, l'accélération tangentielle a pour expression générale :

\overrightarrow{a*_{T}}=\frac{dv*}{dt}\cdot\overrightarrow{u_{\theta}}
Puisque la force est radiale, cette accélération tangentielle est nécessairement égale à chaque instant au vecteur nul. Donc...


Donc? Et l'accélération normale, peux-je dire qu'elle est nulle ?

Posté par
vanoise
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 03-06-18 à 20:37

Je t'ai répondu dès mon premier message : le mouvement est circulaire , la norme du vecteur vitesse peut être constante (c'est le cas ici : le mouvement est circulaire uniforme) mais en aucun cas le vecteur vitesse n'est un vecteur constant : sa direction et son sens changent. Le vecteur accélération n'est donc pas le vecteur nul. Revois ton cours sur les mouvements circulaires. En coordonnées polaires, si on note "a" le rayon de la trajectoire, l'expression générale de l'accélération est la somme de l'accélération normale et de l'accélération tangentielle :

\overrightarrow{a*}=\overrightarrow{a*_{N}}+\overrightarrow{a*_{T}}=-\frac{v*^{2}}{a}\cdot\overrightarrow{u_{r}}+\frac{dv*}{dt}\cdot\overrightarrow{u_{\theta}}
Puisque la force est radiale, l'accélération est aussi radiale donc l'accélération tangentielle est nulle donc :

\frac{dv*}{dt}=0\quad\forall t

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 03-06-18 à 20:47

C'est bon, je comprends maintenant merci.

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 03-06-18 à 21:05

Ah et que serait la quantité de méca classique de dimension kg.m².s (Q9)


ps: pardon pour l'hors sujet, flemme de créer un tout nouveau topic pour poser la question ^^

Posté par
vanoise
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 03-06-18 à 22:50

Si je lis bien Q9 : il s'agit d'une grandeur ayant pour dimension physique celle du produit d'une masse par le carré d'une distance...
La lettre "I" n'a pas été choisi au hasard, à mon avis...
Remarque : pas nécessaire d'ouvrir ici un autre topic : tu es toujours dans le même problème même s'il s'agit de questions indépendantes...

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 04-06-18 à 00:33

Ah bon, erreur de ma part, c'est bien kg.m². Merci de l'avoir signalé vanoise . Mais qu'est ce que ça représente astronomiquement parlant?

Pour certaines questions de cours (notamment Q5 et Q9) je ne me vois pas capable de trouver de réponses assez précises, qu'en pensez vous?

Posté par
vanoise
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 04-06-18 à 11:44

Pour Q5 : revois ton cours sur les mouvements à force centrale. La fiche suivante pourra t'aider :
L'essentiel tient en deux points :
1° : La trajectoire est plane, le plan de trajectoire contenant le point G :
2° : La trajectoire est une conique dont G est le foyer. La nature de la conique dépendant du signe de l'énergie mécanique.
Pas demandé ici mais important : le mouvement  vérifie la loi des aires.
Pour Q9 : la relativité générale n'est pas au programme de prépa. Aucune connaissance préalable sur la relativité générale n'est demandée dans ce problème. On te demande juste de citer la grandeur utilisée en mécanique classique des solides ayant la dimension d'une masse par le carré d'une distance. Pour t'aider, j'ai rappelé qu'elle est souvent notée "I" avec des indices adaptés.

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 05-06-18 à 01:48

Salut,

Q10: f_{og} = \frac{\Omega}{\pi}

c'est bien ça?

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 05-06-18 à 02:16

à la Q11 j'ai utilisé la formule précédente (Q7) de la période pour déterminer ladite fréquence mais je n'ai pas trouvé 50 Hz, erreur commise de ma part ou quoi?

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 05-06-18 à 02:41

R_s = \frac{2G_n {\mu} }{c^2}, correcte?

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 05-06-18 à 03:51

Juste pour vérifier:

Q15: ça devrait être

a(t) = 2.\frac{G_n ^{4/5}{\mu}^{2/5}{M_{tot}}^{3/5}}{c} t^{1/5} +a_0

N'est-ce pas?

Je vous remercie et j'apprécie votre aide!

Posté par
vanoise
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 05-06-18 à 18:34

La lettre I comme moment d'inertie et produit d'inertie.
=2f
De façon générale.
As-tu vérifié l'homogénéité de ta formule de a(t) ?

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 06-06-18 à 06:12

vanoise @ 05-06-2018 à 18:34


As-tu vérifié l'homogénéité de ta formule de a(t) ?


je pense que c'est homogène.

Quant à Q19: je dirais L_0 >> \lambda _{OG}
d'un point de vue "gravitationnel", serait-ce vrai?

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 06-06-18 à 06:14

Avec \lambda _{OG} = \frac{c}{f_{OG}}

Posté par
Ea1
re : Mécanique du point:Étude d?un système binaire de deux trous 06-06-18 à 06:22

Q21: le Michelson, Virgo(par hasard :/), vous avez d'autres suggestions?

Merci!



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