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Niveau maths sup
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Modélisation d'une suspension de véhicule : Régime forcé

Posté par
azertolerr
15-02-17 à 00:56

Bonsoir!
Je me suis attaqué à un exercice et force est de constater que je rame pas mal
Voici l'énoncé :

(voir schéma ci-dessous)
Le dispositif d'amortissement visqueux est modélisé par : \vec{F}=-h\vec{v}, où \vec{v} représente la vitesse relative des deux extrémités  de l'amortisseur et h le coefficient de frottement fluide.
On a alors :  \vec{F}=-h(\dot{z}-\dot{z_s}).\vec{u_z}

1°) Déterminer l'expression de la force exercée par le ressort de la suspension  sur la masse m en fonction de k, z, z_s, l_0
2°) En appliquant le P.F.D. ,déterminer l'équation différentielle  reliant les fonctions z(t) et z_s(t) ainsi que les paramètres h, m , k, z_e (z_e représentant la longueur du ressort à l'équilibre statique)

Voulant étudier les oscillations de la masse autour de sa position d'équilibre z_e, on posera z'=z-z_e
3°) Montrer que l'on peut mettre l'équation différentielle obtenue sous la forme m\ddot{z'}+h\dot{z'}+kz'=Y(t)
Déterminer Y(t) en fonction de z_s, \dot{z_s}, k, h.
___________________________________________________
Réponses

1°) Ici je me suis dis que la longueur du ressort était de z-z_s (d'où l'expression du dispositif d'amortissement).
Donc: \vec{f}=-k(z-z_s-l_0).\vec{u_z}

2°) Je commence par effectuer un bilan des forces :
\vec{f}=-k(z-z_s-l_0).\vec{u_z} (force de rappel)
\vec{F}=-h(\dot{z}-\dot{z_s}).\vec{u_z} (force de frottements visqueux)
\vec{P}=m.g (le poids)
En applique le principe fondamental de la dynamique, on a :


\vec{f}+\vec{F}+\vec{P}=m\vec{a_G}      (avec \vec{a_G}  l'accélération et donc \vec{a_G}=(\ddot{z}-\ddot{z_s}).\vec{u_z})


On projette sur l'axe \vec{u_z} et on obtient : -k(z-z_s-l_0)-h(\dot{z}-\dot{z_s})+m.g=m(\ddot{z}-\ddot{z_s})

En mettant en peu d'ordre dans tout cela je suis arrivé à : m(\ddot{z}-\ddot{z_s})+h(\dot{z}-\dot{z_s})+k(z-z_s)=m.g-k.l_0

Et je bloque complètement ici , je n'arrive pas à faire le lien avec z_e
Si quelqu'un aurait une piste à me donner ce serait gentil!

Bonne soirée à vous

Modélisation d\'une suspension de véhicule : Régime forcé

Posté par
dirac
re : Modélisation d'une suspension de véhicule : Régime forcé 15-02-17 à 09:59

Hello

Peux tu définir z, zs et zs0? Ton schéma  ne permet pas de le préciser.

zs0: distance de l'axe de la roue au niveau moyen du sol, à l'équilibre?
zs: distance de l'axe de la roue au sol à un instant t?
z: distance du "véhicule" au niveau moyen du sol à un instant t?

Si ze est la longueur du ressort à l'équilibre (alors k.ze = mg) alors la distance du véhicule serait z = ze + zs0

Bref, c'est un peu fouillis il me semble ...

Posté par
azertolerr
re : Modélisation d'une suspension de véhicule : Régime forcé 15-02-17 à 15:56

Bonjour

Oui désolé, c'est vrai que je n'ai pas bien précisé ce à quoi les longueurs correspondaient.

dirac @ 15-02-2017 à 09:59



zs: distance de l'axe de la roue au sol à un instant t?
z: distance du "véhicule" au niveau moyen du sol à un instant t?


C'est en effet cela pour les distances z et z_s

dirac @ 15-02-2017 à 09:59



zs0: distance de l'axe de la roue au niveau moyen du sol, à l'équilibre?


J'avais oublié cette formule z_s(t)=z_s_0cos(\omega t) je pense que z_s_0 représente l'amplitude  de la sinusoïde formée par le sol.

Citation :
Si ze est la longueur du ressort à l'équilibre (alors k.ze = mg) alors la distance du véhicule serait z = ze + zs0


ok merci de l'indication, je retravailler tout cela

Merci de votre réponse !

Posté par
dirac
re : Modélisation d'une suspension de véhicule : Régime forcé 15-02-17 à 20:33

Effectivement cela explique:

1) la sinusoïde sur le schéma (on sait maintenant que c'est une sinusoïde    )
2) le titre "régime forcé"

Très bien que tu veuilles "retravailler le sujet"! N'hésite pas à sonner si besoin d'aide. Ce pbm est un "classique".

A+



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