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Niveau maths sup
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pbm de thermo

Posté par
pop
21-04-13 à 11:29

Bonjour!

J'ai un problème  sur un exercice de physique: on considere un astre à symétrie sphérique vérifiant la loi p(r)=C*mu(r)^2. On suppose qu'il y a équilibre mécanique ce qui se traduit par dp=-mu(r)*A(r)dr et on cherche à établir la loi suivante :
r*mu"(r)+2*mu'(r)+(2*pi*G/C)*r*mu(r)=0
et là je bloque sérieusement...
J'ai essyayé pas mal de trucs en partant de dp/dr=-mu(r)*A(r) et en réutilisant la loi donnée puis en remplaçant  un des mu(r) par m(r)/(4/3)*Pi*r^3 et enfin en dérivant une fois mais je retombe pas sur la bonne forme je trouve:
C*r*mu"(r)+G*(2/3)*Pi*(r²*mu'(r)+r^mu(r)...

Donc voilà à peu près où j'en suis

Posté par
Moustikipic
re : pbm de thermo 22-04-13 à 11:36

A quoi correspond G ? Je suis un peu perdu...

Posté par
pop
re : pbm de thermo 22-04-13 à 13:49

G est la constante universelle de gravitation (on note A(M) le champ gravitationnel en un point M de l'astre à la distance R de O)

Posté par
pop
re : pbm de thermo 22-04-13 à 13:52

Pardon à la distance r car on note R le rayon de l'astre de masse mo de centre O.
On a donc A(M)=-G*m(r)/r²

Posté par
Moustikipic
re : pbm de thermo 22-04-13 à 14:08

D'accord, donc on a A(r) = G/r2 . 4r2(r)dr
et dA/dr = 4G(r)

En utilisant cette équation et les deux de l'énoncé je trouve bien le résultat que tu donnes.
Préviens moi si tu as encore des soucis.

Posté par
Moustikipic
re : pbm de thermo 22-04-13 à 14:35

Pardon, je viens d'écrire une énorme boulette.
En prenant ta définition j'ai un problème de signe.
Je te recopie ce que j'ai fait parce que je n'arriverai pas à l'expliquer autrement :
A(r) = -G/r2 . 4r2(r)dr
dp/dr = -(r) A(r) = 2C(r)'(r)

En simplifiant par et en remplaçant A par son expression :
4r2(r)dr = 2C/G . r2'(r)

En dérivant une fois :
.4r2 = 2C/G . '' + 4C/G . r'

Ce qui aboutit à la bonne expression à un signe près, je ne sais pas pourquoi.
Après je suis d'accord que la présentation laisse à désirer...

Posté par
pop
re : pbm de thermo 22-04-13 à 19:08

En fait le problème de signe vient sûrement de moi, pardon j'ai mis un moins où il ne devait pas y en avoir : on doit avoir A(M)=+G*m(r)/r² et en effet l'expression correspond alors.
Sinon je ne comprends pas trop pourquoi on peut écrire que A(r) = -G/r2 . 4r2(r)dr (désolée si c'est évident ...)

Posté par
pop
re : pbm de thermo 22-04-13 à 19:09

Et surtout merci beaucoup d'avoir pris le temps de m'aider =)!

Posté par
pop
re : pbm de thermo 22-04-13 à 19:12

Ah si j'ai peut être compris pardon c'est parce que mu(r)=m(r)/V non?

Posté par
alban
re : pbm de thermo 22-04-13 à 19:21

Bonjour,

Je trouve que cet énoncé, ou au moins la façon dont vous l'avez retranscrit, n'est pas clair !

A(M)=-G*m(r)/r² n'est valable qu'à l'extérieur de l'astre. Si vous regardez son équilibre mécanique, il faut se placer à l'intérieur. Et l'exprtession du champ n'est plus la même, elle est linéaire en r si la masse volumique est homogène (théorème de Gauss, valable aussi en symétrie sphérique).

Posté par
Moustikipic
re : pbm de thermo 22-04-13 à 19:31

La masse volumique dans ton problème dépend de la distance au centre r.
Donc tu ne peux pas écrire simplement que m(r) = (r).4/3.r3
il faut intégrer la masse d'un petit élément de volume ("sphère" d'épaisseur dr)
dm = (r).dV = (r).4r2.dr
sur le volume de la boule de rayon r.
C'est mieux comme ça ?

Posté par
Moustikipic
re : pbm de thermo 22-04-13 à 19:50

Bonjour Alban,
Pourquoi l'expression A(r)=-G*m(r)/r² ne serait-elle valable qu'à l'extérieur de l'astre ?
En prenant une sphère à l'intérieur de l'astre comme surface de Gauss, on a bien cette expression, avec m(r) la masse comprise à l'intérieur de la surface de Gauss.
Je me trompe ?

Posté par
pop
re : pbm de thermo 22-04-13 à 21:32

Merci Moustikipic pour tes réponses oui c'est ce que j'avais finalement compris pour l'expression de dm (et je reconnais que j'aurais pu être plus clair désolé)!

Posté par
Moustikipic
re : pbm de thermo 22-04-13 à 21:41

Ok, super. Bonne continuation !

Posté par
pop
re : pbm de thermo 22-04-13 à 22:14

Merci à toi aussi!



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