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Niveau maths sup
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Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé

Posté par
tris--34
20-02-15 à 23:59

Bonsoir , n'ayant pas bien compris le cours sur le régime sinusoïdal forcé je nécessite votre aide sur quelques questions à propos de ce sujet  

Enoncé : La masse m assimilable à un point matériel M est suspendue à un ressort(raideur k, longueur à vide l0). L'extrémité supérieure A de ce ressort serait en A0 si elle était immobile mais elle est animée d'un mouvement sinusoïdal autour de A0 d'élongation \bar{A_{0}A(t)}=xA(t)=a2cos(t) . Le point M est soumis en plus de son poids et de la tension du ressort à une force de frottement fluide \vec{f} = -h\vec{v}

Questions : 1) Faire le bilan des forces et chercher la longueur du ressort leq à l'équilibre quand l'extrémité A n'oscille pas. On prendra l'origine O des abscisses sur l'axe vertical( x(t) = \bar{OM} ) tel que \bar{A_0O}=leq.
2) Appliquer le principe fondamental de la dynamique au point M en mouvement et montrer que tout se passe comme si M était soumis à trois forces que l'on identifiera.
3) Faire l'analogie avec les grandeurs électriques
4) Ecrire l'équation différentielle vérifiée par x(t) sous forme canonique en définissant la pulsation propre et le facteur de qualité. Montrer que x(t) = \ddot{x}+0/Q\dot{x}+02 = 02Q2cos(t)

Pour ma part , j'ai trouvé pour la 1) :
\vec{P}+\vec{T_eq}+\vec{f} = 0 en remplaçant on obtient mg - k(l0 + mg\k) - h\vec{v}
Pour la 2) : \vec{P}+\vec{T_eq}+\vec{f} = m\vec{a} mais je ne comprends pas où il faut en venir
Pour la 3) Les analogies électriques sont x=q ; v=i ; m=L ; h=R ; k=1\C mais là non plus je ne vois pas trop où il faut en venir

Merci d'avance pour votre aide

Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé

Posté par
prbebo
Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 00:16


Bonsoir tris34,

c'est un problème classique mais vu l'heure je ne peux pas te répondre maintenant (il y a trop de formules à taper !). Comme je vois que tu es connecté, tu peux regarder ici (clique sur la maison) : .

Demain on reprendra ça en détail, si aucun correcteur ne s'est manifesté.

Bonne nuit.

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 13:37

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 16:52

Personne pour donner un coup de main ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 18:04

bonsoir,

1) à l'équilibre que vaut ?

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 18:52

est nul à l'équilibre non ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 19:00

oui donc il reste P + T = 0 (vecteurs)

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 19:12

Daccord pour le bilan et ensuite pour trouver leq?

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 19:19

ben tu projettes sur les axes! t'es vraiment en 'Sup ?

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 20:48

ouais ^^ mais ce chapitre jai pas bien compris ....
La on obtient mg -k(leq -l0) = 0 et apres ca avance à rien de remplacer lexpression entre parenthèses par mg/k ...

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 20:52

la question 1) n'a rien à voir avec les oscillateurs! c'est un bête équilibre de 2 forces


mg -k(leq -l0) = 0 donc leq = ...

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 20:58

ben leq vaut (mg/k) +l0 . Mais apres le fait de prendre O l'origine des abscisses sur laxe vertical on n'a pas besoin de sen servir pour la 1 ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 21-02-15 à 21:07

dans la 1 on te demande leq et on fixe l'origine de l'axe (Ox) , c'est tout

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 17:03

Pour la 2 on applique la deuxieme loi de Newton et les trois forces cest le poids , la tension et la force de frottement ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 17:24

écris déjà l'équa. diff. demandée et puis essaie d'identifier les forces.

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 17:54

On a m\vec{a} = \vec{P} + \vec{T} + \vec{f}

m\ddot{x} = mg -k(l-l0)-h\dot{x}

Et la jsuis bloqué ...

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 18:14

que vaut l dans ce cas précis?

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 18:21

l vaut leq + x -xA

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 18:24

oui, donc que donne l'équa. diff. finalement?

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 18:46

ben on a : m\ddot{x} + h\dot{x} = k(xA-x)

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 18:56

oui; ou encore
mx" = -kx - hx' + kxA(t)

donc tout se passe comme si on avait les forces ...

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 18:57

Donc \ddot{x} + h\dot{x} +kx = kxA

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 19:00

oui mais il faut répondre à

Citation :
montrer que tout se passe comme si M était soumis à trois forces que l'on identifiera

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 19:01

le probleme cest de faire apparaitre Wo2 Q devant 2 cos(wt)

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 19:02

tout se passe comme si M est soumis au poids, a la tension et a a la force de frottement

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 19:10

c'est a2

et c'est mx" + hx' + kx = kxA(t)

Posté par
tris--34
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 19:12

Oui apres on divise par m de chaque côté pour faire apparaitre le facteur de qualité et la pulsation non ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Oscillateurs mécaniques en régime sinusoïdal forcé 22-02-15 à 19:26

oui



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