Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau licence
Partager :

Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci

Posté par
Ichiban238
08-02-21 à 17:16

Bonjour, je suis en L1 physique et j'ai un DM à rendre dans pas longtemps mais je me sens totalement dépassé par cette matière ...
J'espère que vous pourrez peut être m'aider
Merci d'avance !!

Soit un objet, assimilé à un point matériel, de masse m, et assujetti à se déplacer sur un plan incliné faisant un angle β avec l'horizontale. L'objet est attaché à un ressort à spires non jointives, de raideur k et de longueur à vide ℓ. L'axe Ox est orienté vers le bas et a pour origine O, l'extrémité fixe du ressort (voir figure 1).

Figure 5: Schéma représentant une masse m sur un plan incliné maintenue par un ressort

On se place tout d'abord dans le cas où les forces de frottement sont négligées.

1) Faire un schéma sur lequel vous ferez apparaître les forces s'exerçant sur l'objet lorsque le ressort est en extension, c'est-à-dire lorsque ℓ(t), la longueur du ressort à un instant t, est supérieure à ℓ0
.
2) Déterminer la position d'équilibre ℓe en fonction de m, g, k, β et ℓ0 .

3) Etude du mouvement sans frottement

a. Etablir l'équation différentielle du mouvement. On posera x(t) = ℓ(t) − ℓe pour obtenir une équation différentielle homogène.

b. A t=0, on écarte l'objet de 5 cm par rapport à sa position d'équilibre et on le lâche sans vitesse initiale. Déterminer l'expression de x(t). Déterminer la pulsation propre ω0 et la période propre T0 en fonction de k et m.
4) Etude du mouvement avec frottement fluide

Le montage est maintenant entièrement plongé dans un fluide visqueux, et l'objet est désormais soumis à une force de frottement proportionnelle et opposée à la vitesse telle que: f(vecteur) = −αv.

a. Etablir la nouvelle équation différentielle du mouvement en ℓ(t) puis en x(t). Montrer que cette nouvelle équation se met sous la forme canonique : ¨x(t) + 2lambda x'(t) + ω0²x(t) = 0. Donner l'expression de λ en fonction de α et m.

b. On souhaite que l'objet s'arrête à sa position d'équilibre le plus rapidement possible. Dans ces conditions, donner l'expression du coefficient de frottement α = αc en fonction de k et de m. Comment appelle-t-on ce type de mouvement ?

c. Dans le cas où α = αc, déterminer l'expression de x(t) sachant qu'à t=0s, on écarte l'objet de 5 cm par rapport à sa position d'équilibre et on le lâche sans vitesse initiale.

d. Que se passe-t-il si α < αc et si α > αc ? Décrire le mouvement et préciser le nom du régime ainsi que la forme générale de x(t) dans chaque cas.

Voila, encore merci  à ceux qui pourront aider !

Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci

Posté par
vanoise
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 08-02-21 à 17:52

Bonjour
Explique ce que tu as réussi à faire et ce qui te bloque. Plus facile de t'aider ensuite en tenant compte de ton niveau !

Posté par
mmalou Webmaster
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 08-02-21 à 18:20

Bonjour à tous les deux
Tu avais posté ton sujet sur un autre site, site qui a fermé ton sujet pour non respect du règlement. OK.
Mais je te mets en garde quand même, chez nous aussi, il y a des règles :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q03 - Pourquoi ne faut-il pas faire du ''multi-post'' ?


Bon exercice...à condition que tu participes...
attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q01 - Que dois-je faire avant de poster une question ?

Posté par
Ichiban238
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 18-02-21 à 17:49

Bonjour, alors j'ai fait la question 1,  et le bilan des forces est donc le Poids P (qui correspond à P=mgB), la réaction normale du support N (perpendiculaire au support et qui se formule N=-mgcosB) puis la force de rappel du ressort Fr (=k(le-lo)); Je pense avoir juste pour la description des forces, si ce n'est pas le cas je compte sur vous pour m'aider x).

A la question 2, on nous demande de déterminer le (la position d'équilibre), ce que je ne comprend pas c'est : doit-on utiliser P, Fr et N ou seulement P et Fr ou N et Fr ? Cela change totalement la donne pour le résultat à cette question (et à la suivante également) merci de votre aide

Posté par
vanoise
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 18-02-21 à 18:11

A l'équilibre :

m.\overrightarrow{g}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{F_{r}}=\overrightarrow{0}

La projection de cette relation vectorielle sur un axe perpendiculaire au plan incliné conduit à :

\Vert\overrightarrow{N}\Vert=m.g.\cos\left(\beta\right)

La projection de la même relation vectorielle sur l'axe (O,x) va te fournir une relation entre Fr, m, g et l'angle  .

Posté par
Ichiban238
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 18-02-21 à 18:36

A la question 2 j'obtiens donc le = lo + (mg (B-cosB)/k) ?

Posté par
vanoise
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 18-02-21 à 18:48

Non ; que vaut la projection du vecteur poids sur l'axe (O,x) ? Aide-toi d'un schéma soigné...

Posté par
Ichiban238
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 18-02-21 à 19:19

Voici le dessin que j'obtiens avec les forces (frottements négligés); Le poids est donc P= mgß ?
Ainsi
le = mgß/k + lo
Non ?

Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci

Posté par
vanoise
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 18-02-21 à 19:51

Le schéma est correct mais pas la projection du vecteur poids. Cette fiche t'aidera sans doute à revoir les bases...

Posté par
Ichiban238
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 19-02-21 à 14:29

La j'avoue bloquer totalement, j'ai aussi trouvé le = lo + (mg cos B) / k mais je suis pas sur

Posté par
vanoise
re : Mouvement oscillatoire sur un plan incliné / merci 19-02-21 à 14:40

Si tu ne prends pas le temps de revoir à fond la méthode de projection des vecteurs dans une base donnée, tu vas bloquer systématiquement en physique... La projection du vecteur poids sur l'axe (O,x) est m.g.sin()...



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !