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Onde

Posté par
soumaya
30-12-09 à 10:56

Voici deux exercices, où je n'arrive pas à la bonne réponse ou je suis bloquée.
Si quelqu'un pouvait juste me débloquer ce serait vraiment chouette.

1. Deux particules exécutent un mouvement harmonique simple de même amplitude et de même fréquence selon deux droites parallèles. Elles se rencontrent lorsque la direction de leur vitesse est opposée en un point où leur déplacement vaut la moitié de leur amplitude. Quelle est leur différence de phase ?


Mon raisonnement

J'ai fait le dessin des deux sinusoïde (voir graphique en pièce jointe) (ce n'est pas très bien fait, même pas du tout)
J'ai une première qui est y1 = Asin(wt) et l'autre y2 = Asin(wt+ /2)

Le point de rencontre (sur le graphique : endroit ou il y a les deux sinusoïde qui se rencontrent (on c'est entouré par un cercle))
Donc c'est le point où la vitesse à deux direction différentes pour chaque sinusoïde.

La différence de phase :
- 1ère méthode après le dessin je peux me dire que c'est /2 ( ce serait une réponse graphique)
- 2° méthode : Je me dis que 4 cm correspond à 2, et le point de rencontre est à 1,5 cm
Donc je fais une règle de trois

4 cm ==> 360°
1,5 cm ==> 135 °


La réponse de mon exercice est 120° et je ne comprends pas comment on peut avoir ça


--------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. L'extrémité d'un ressort oscille avec une période de 2 s lorsqu'on lui attache une masse m . Lorsqu'on ajoute 2 kg à cette masse, on observer que la période devient 3s. Trouver la grandeur m ?

Mon raisonnement (avec lequel je suis bloqué à un certain moment)

Je vais trouver ma masse grâce à la formule
T = 2(m/k)

k correspond à la constante de raideur.

Par raisonnement, je me dis que on passe de 2s à 3 s avec une masse de 2kg
Donc je dis que une période de 1s correspond à une masse de 2 kg

Donc T = 2(m/k)
     1 = 2(m/k)

k je peux essayer de le trouver avec la formule
k = F/x
    20/x

Et voilà, je suis bloquée parce que je n'ai pas l'information correspondant à l'allongement.

J'ai vraiment cherché et je ne vois pas d'autres manières de trouver la réponse.

Merci d'avance pour vos conseils

Onde

Posté par
magisterien
re : Onde 30-12-09 à 14:14

Bonjour,

D'après tes courbes on est bien d'accord que les particules auront des vitesses de direction opposées lorsqu'elles se rencontreront mais est-ce qu'elles se rencontrent en un point où leur amplitude est la moitié ?

Relis l'énoncé, avec une attention particulière au fait que leur mouvement est de même amplitude et qu'elles se rencontrent en des points pour lesquels leurs amplitudes est à leur moitié..

2)
"Par raisonnement, je me dis que on passe de 2s à 3 s avec une masse de 2kg
Donc je dis que une période de 1s correspond à une masse de 2 kg"
Ce type de raisonnement serait juste si tu avais une relation linéaire entre T et m (une relation de proportionnalité).

On travaille toujours avec le même ressort. Ta formule est bonne. Mais tu sais en plus que pour la deuxième expérience T+1 = 2\sqrt{\frac{m+2}{k}}

Déduis tout d'abord par exemple la constante de raideur k en fonction de m.. sachant que T = 2\sqrt{\frac{m}{k}}

Posté par
soumaya
re : Onde 30-12-09 à 15:42

1.
Quand, j'ai fait le graphique et que j'ai cherché le point de rencontre j'y avais pensé, et je pensais vraiment qu'à cet endroit les élongations valaient la moitié de l'amplitude.
En regardant le graphique, je ne vois pas à quel autre endroit la rencontre pourrait être vu les conditions qu'on donne.

J'essaye de réfléchir à d'autres méthodes et ce que j'ai tenté :
Un rapport des élongations mais ça ne fonctionne pas.


--------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.
Donc si je suis le raisonnement :

T = 2. (m/k)
k = m/ (T/2
Donc k = w².m

Je sais que la période c'est 2 et je connais la formule de w  ==> w = 2/T
Donc je remplace

k = (2/2)² . m
donc k = ².m


Je remplace dans la formule : T+1 = 2\sqrt{\frac{m+2}{k}}

2+1 = 2. ((m+2)/ ².m)

Mais je suis encore bloquée parce que je vais supprimer les m.

Posté par
magisterien
re : Onde 30-12-09 à 16:02

Bon, c'est bien d'être sur de soi ! Désolé, je me suis imaginé trop rapidement que l'amplitude était la distance entre les positions extrême des particules. Mais si on rectifie çà, meaculpa, tu as bon ! La méthode graphique est suffisante..

Bon pour la 2. le calcul est quasi finis.. t'as seule inconnue c'est m..

Posté par
soumaya
re : Onde 30-12-09 à 17:14

1.

Un tout grand merci je suis soulagée.

2.
Ce qui me semble bizarre c'est que les masses se simplifient et donc je n'ai plus cette inconnue.

parce que J'ai comme formule finale :

(3/2)² . ² -2 = m/m
et donc ici, je n'ai plus d'inconnue.

Posté par
magisterien
re : Onde 30-12-09 à 17:19

Non, les masses ne se simplifient point.

Tu as (3 / 2)2= 1/2+2/2M ..

Posté par
soumaya
re : Onde 30-12-09 à 17:21

Pour 2 j'ai fait une autre opération, je ne sais pas trop maintenant mais la réponse me parait quand même bizarre

Donc je fais

(3/2)²= m+z/m²

je continue de simplifier

(3/2)² . 2  = m+2/m

2,25 = m+2/m
2,25 m = m+ 2

2,25m - 1 m = 2

1,25 m = 2

m = 2/1,25

m = 1,6 kg       ???

ça me parait bizarre comme réponse

Posté par
magisterien
re : Onde 30-12-09 à 17:32

Et si tu te rappelles qu'on a dû rajouter une masse de 2 kg pour augmenter la période d'1s comme tu as dit, n'est-pas cohérent pour l'ordre de grandeur de la masse ?

Posté par
soumaya
re : Onde 30-12-09 à 18:15

ça me paraissait un peu petit comme masse.
Mais tant mieux alors je suis contente d'y être arrivé

Je vous remercie beaucoup...



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