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mouvement sinusoidal

Posté par Apprenti (invité) 13-03-06 à 20:52

Bonjour , j'ai un exercice avec 4 questions :

un mobile oscille sur un banc à coussin d'air , son mouvement est sinusoidal .

1) entre la position déquilibre et une position extrême , il s'écoule 2s . Quelle est la période du mouvement ?

alors avec un ptit schéma je dirai que la période est de 8s .

2) le banc est gradué en cm , le mobile oscille entre les graduations 30 et 70 . Quelle est la position d'équilibre ? quelle est l(amplitude du mouvement ?

je dirai 50 pour la position d'équilibre , et 20 pour l'amplitude du mouvement

3)ensuite on me demande quelles sont les valeurs extrêmes de la vitesse et à quelles positions elles correspondent .

Donc dans ce type de mouvement , la vitesse est définie par :

v(t) = dx/dt = xm*pulsation*cos(pulsation*t + q)

xm = 70 , pulsation = 1/4 * pi et t = 2 , quand à "q" j'en ai rien à foutre car j'ai jamais su ce que c'était !

v = 70*(1/4)pi*cos(1/4*pi * 2) = 54,95m/s

qu'en pensez vous?
merci

Posté par
Nofutur2
re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 21:08

Le sdeux premiers sont bons .
Pour le q, sache que cela donne la position de ton mobile à t=0.
Si à t=0, le mobile est à sa position d'équilibre q=0.

v(t) = dx/dt = xm*pulsation*cos(pulsation*t) avec xm =20 (et pas 70).
car x(t) = 50 + 20 sint (pulsation*t).
En plus la vitesse est max, lorsque la pente de la tangente est max donc pour t=0, t=4, t=8 etc..t=4k.
Nota pour t=0, on part de x =50.

Posté par Apprenti (invité)re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 21:12

xm = 20 car c'est la distance parcourue je parie?

Posté par
Nofutur2
re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 21:28

Pas de pari , Apprenti. Essaye plutôt de comprendre !
La position d'équilibre est 50 et le mobile oscille autour de celle-ci de 20. donc x(t) = 50+20*sin(pulsation*t).
Enfin pigé ???

Posté par
Nofutur2
re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 21:41

Regarde , je t'ai tracé la courbe rien que pour toi !!

mouvement sinusoidal

Posté par Apprenti (invité)re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 21:49

merci , donc çà me fait :

v = 20*(1/4)pi*cos(1/4*pi * 2) = 5/pi  * -0,5 , ya un gros soucis là

Posté par
Nofutur2
re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 21:54

T'es quand même dur, Apprenti, je te dis de prendre t=0 ou t=4.
Pour t=2, la vitesse est nulle , c'est la pente de la tangente !!
En plus ton pi passe du numérateur au dénominateur !!!.
Try again..

Posté par Apprenti (invité)re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 22:03

nan mais je suis épuisé et j'ai lu qu'à moitié ton message , ya une chose que je souhaite savoir c'est si tu as choisi comme date t = 0 et t=4 en rapport avec le schéma de la sinusoide ?

alors je réessaye :

v = 20*(1/4)*pi = 5pi , j'ai pris t = 0 , quand aux positions des vitesses maximales je dirai que ce sont les positions d'équilibre...

Posté par
Nofutur2
re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 22:13

Il faut bien choisir une position à t=0. Il vaut mieux prendre la position déquilibre x=50pour démarrer , comme ca q=0.
v=5*pi c'est bon..

Posté par Apprenti (invité)re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 22:28

bon çà commence à rentrer , et dernière question :

4) quelles sont les valeurs extrêmes de l'accélération ? a quelles positions correspondent t'elles ?

pour l'accélération je prendrai comme date t = 2s ou t = 6s , et çà me fait donc :

a = -²*xm = -(1/4*pi)² * 20 = -12,34 m/s/s pour t = 2 et 12,34m/s/s pour t = 6 ...

Posté par Apprenti (invité)re : mouvement sinusoidal 13-03-06 à 23:42

c'est juste?

Posté par
Nofutur2
re : mouvement sinusoidal 14-03-06 à 08:07

OK c'est bon...Essaye de te souvenir de la facon d'aborder ce type de problème, pour être moins paumé la prochaine fois...

Posté par
J-P
re : mouvement sinusoidal 14-03-06 à 08:35

Si x(t) = X_m.sin(\omega t + \varphi)

v(t) = \frac{dx(t)}{dt} = X_m.\omega.cos(\omega t + \varphi)

a(t) = \frac{dv(t)}{dt} = -X_m.\omega^2.sin(\omega t + \varphi)

L'accélération est donc max pour |sin(\omega t + \varphi)| = 1, soit pour \omega t + \varphi = \frac{\pi}{2} + k.\pi avec k dans Z.

Soit encore pour  t = \frac{\frac{\pi}{2} + k.\pi - \varphi}{\omega}

Avec \omega = \frac{2\pi}{T} et T = 8 s, on a \omega = \frac{\pi}{4}\ rad/s

L'accélération est max pour t = \frac{\frac{\pi}{2} + k.\pi - \varphi}{\frac{\pi}{4}} = 2 + 4k - \frac{4\varphi}{\pi} avec k dans Z et t en secondes.

Le module de l'accélération max est X_m.\omega^2 = \frac{\pi^2}{16}.X_m = \frac{\pi^2}{16}.20 \simeq 12,34 m/s^2
-----
Si  \varphi = 0 on retrouve bien tes résultats.

Comme on te ta dit plusieurs fois m/s/s n'est pas correct pour l'unité d'une accélération, on écrit soit m/s^2 ou m.s^{-2} ou à la rigueur, bien que ce ne soit jamais utilisé \frac{m/s}{s} ou (m/s)/s.
-----
Sauf distraction.  




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