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Niveau maths sup
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mouvement parabolique uniforme (cinétique)

Posté par
julie20092
08-12-09 à 17:09

Bonjour à tous,

Un point mobile m décrit la parabole d'équation y=ax2 .
Déterminer son vecteur accélération lorsqu'il passe au point O.

Je sais : v2= x'2 + y'2 ; et y'=2axx' (obtenue en faisant y'(x(t)) dites moi si c'est bon => utilisation de (gof)' ).

Mais pour le résultat j'ai un peu de mal, si vous pourriez m'aider avec des écritures complètes (y(x(t)), y'(x(t)).

Merci

Julie

Posté par
donaldos
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 08-12-09 à 22:14

Pour obtenir le vecteur accélération, il te faut dériver deux fois le vecteur position donné par:

\vec{OM}=\left(\begin{array}{c} x \\ ax^2 \end{array}\right)

Le vecteur vitesse est donné, après une première dérivation, par:

\vec{V}(M)=\left(\begin{array}{c} x'(t) \\ 2ax'(t)x(t)^2 \end{array}\right)

(ton calcul de dérivation était correct)

Il ne reste qu'à dériver une nouvelle fois.

Posté par
julie20092
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 09-12-09 à 08:35

Oui c'est pour ça que je souhaitais une écriture bien complète, pour comprendre comment dériver par exemple 2ax'(t)x2(t) .

Je ferais :

Pour x'(t) => x''(t)
Pour 2ax'(t)x2(t) => 2ax''(t)x2(t) + 4ax'(t)x(t)

Mais ensuite pour déterminer l'accélération, faire racine de ces deux là au carré ça ne va pas me donner quelque chose de simple, donc comment faire pour déterminer l'accélération plus simplement ?

Cordialement

Julie

Posté par
julie20092
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 09-12-09 à 08:36

PS : Et au point 0, car a ce point, x=0 mais t pas forcément ...

Posté par
J-P
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 09-12-09 à 11:40

Il y a, me semble-t-il, un carré en trop dans la dérivée de y par rapport au temps.

En supposant que a est une constante :

y = ax²

y' = 2ax.x'  (les dérivées étant faites par rapport au temps)

y'' = 2a(x'² + x.x'')

en O : x = 0 ; y'' = 2a.x'²

vecteur acc(M) en O = (x'' ; 2a.x'²)
Avec x'' la dérivée seconde de la position en abscisse de M par rapport au temps à l'instant qui correspond au passage de M en O
et x' la dérivée première de position en abscisse de M par rapport au temps à l'instant qui correspond au passage de M en O
-----
Mais, si on ne connait la trajectoire de M que par son équation dans le plan, soit y = ax², il est impossible de calculer son accélération.
Pour pouvoir le faire, il faudrait connaître les  équations de ka trajectoire de M sous forme paramétrique avec le temps en paramètre.  (x(t) = f(t) et y(t) = g(t))... Ou une info qui permettrait de les déterminer.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
donaldos
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 09-12-09 à 11:41

J'ai fait une erreur en réécrivant la composante verticale de la vitesse,il y a un carré en trop. C'est:

\vec{V}(M)=\left(\begin{array}{c}x'(t)\\2ax'(t)x(t)\end{array}\right)

Pour le reste, il faut prendre en compte le fait que le mouvement est uniforme sinon on est obligés de s'en tenir à une expression générale...

Posté par
julie20092
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 09-12-09 à 11:54

->Si x=0 alors pourquoi pas sa dérivée ?

J'ai juste la correction :

a(vecteur)=2av2 ey(vecteur)

Comment arriver à cela ?

Posté par
donaldos
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 09-12-09 à 12:01

En effectuant les calculs?

Calcule \left|\vec{V}\right|.  En écrivant que cette quantité est constante (vitesse uniforme), tu peux en déduire la valeur de x'(t) en O. En dérivant \left|\vec{V}\right|, tu obtiens aussi facilement la valeur de x''(t) en O.

Et tu as tout ce qu'il faut pour conclure.

Posté par
J-P
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 09-12-09 à 12:15


Si on suppose que le module de la vitesse de M est constant ...

On aurait alors :

y' = 2ax.x'
|v|² = y'² + x'² = K (K = constante positive)

4a²x².x'² + x'² = K

x'² = K/(1 + 4ax²)

2x'.x'' = K.(-8ax)/(1 + 4ax²)².x'
Et comme K est différent de 0 (sinon M à l'arrêt).
x'' = K.(-4ax)/(1 + 4ax²)²

et en O: x = 0
--> x'' = 0 et x' = racinecarrée(K)

vecteur acc(M) en O = (x'' ; 2a.x'²)
vecteur acc(M) en O = (0 ; 2a.K)  avec K = |v|² = constante.
-----
Sauf distraction,  vérifie.

Posté par
julie20092
re : mouvement parabolique uniforme (cinétique) 09-12-09 à 14:20

A l'aide de quels égalité ont peut calculer 2x'.x'' ?



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