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Niveau maths sup
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Pendule

Posté par
Chloe
27-02-16 à 17:31

Bonjour,

Je suis actuellement en train de faire un exercice sur un pendule. Aucune information particulière n'est donnée.

J'ai pu faire les 3 premières parties de l'exercice, mais je bloque sur la dernière partie. Elle concerne une étude énergétique.

On lâche la balançoire sans vitesse initiale à partir d'une position Mo telle que =o (o peut être grand)

a) Ecrire la conversion de l'énergie entre la position initiale et une position quelconque.

b) En déduire une relation entre \dot{\theta }^2 et cos

c) En dérivant cette relation, montrer que l'on retrouve l'équation obtenue en 1.c

J'ai trouvé comme équation à la question concernant la loi de la quantité de mouvement pour la composante tangentielle en  1.c :  

\vec{F} = \vec{T} + \vec{P} = \frac{dp(M/R)}{dt} = m\vec{a} \Rightarrow (mgcos\theta - T)\vec{er} - mgsin\theta \vec{e\theta } = ml(-\dot{\theta }^2\vec{er} + \ddot{\theta }\vec{e\theta }) \Rightarrow \left\lbrace\begin{matrix} mgcos\theta - T = - ml\dot{\theta }^2\\ - mgsin\theta = ml\ddot{\theta } \end{matrix}\right.


Voilà, j'espère que vous pourrez m'aider pour ces questions,

En vous remerciant,

Cordialement

Posté par
J-P
re : Pendule 28-02-16 à 12:11

a et b)

Delta h = L*(cos(theta) - cos(theta0))

mg.L*(cos(theta) - cos(theta0)) = 1/2.J.w² (conservation de l'énergie mécanique).

mg.L*(cos(theta) - cos(theta0)) = 1/2.m.L².w²

2.g/L*(cos(theta) - cos(theta0)) = w²

2.g/L * (cos(theta) - cos(theta0)) = (d theta/dt)²
-----
c)

En dérivant par rapport au temps :

-2g/L .sin(theta) d theta/dt = 2 d theta/dt * (d² theta/dt²)

Et comme d theta/dt n'est pas identiquement nul, on a :

- g/L .sin(theta) = d² theta/dt²

d²theta/dt² + (g/L) .sin(theta) = 0
-----
Sauf distraction.  

Posté par
Chloe
re : Pendule 28-02-16 à 17:17

Bonjour,

Tout d'abord, merci beaucoup pour votre réponse

Cependant, j'ai quelques questions,

Je ne comprend pas comment est-ce que l'on obtient : mg.L*(cos(theta) - cos(theta0)) = 1/2.J.w²       et pourquoi 1/2.J.w2

Merci

Posté par
J-P
re : Pendule 28-02-16 à 21:18

Soit, un peu autrement :

Pendule

Energie cinétique de la balançoire en theta = theta0 : Ec1 = 0 (puisque la vitesse est nulle en cet endroit)
Energie potentielle en theta = theta0 :Ep1 = mg.L(1-cos(theta0)) (avec le niveau pour les Epp nulle à la position de la balancoire en theta = 0)

E mécanique = EC1 + Ep1 = mg.L(1-cos(theta0))
-----
Energie cinétique de la balancoire en theta quelconque Ec = 1/2.m.v²
Energie potentielle en theta quelconque : Ep = mg.L(1-cos(theta))

E mécanique = 1/2.m.v² + mg.L(1-cos(theta))
-----
Comme les effets des frottement sont négligés, il y a conservation de l'énergie mécanique -->

1/2.m.v² + mg.L(1-cos(theta)) = mg.L(1-cos(theta0))

1/2.v² + g.L(1-cos(theta)) = g.L(1-cos(theta0)

1/2.v² = g.L(1-cos(theta0) - 1 + cos(theta))

v² = 2.g.L(cos(theta) - cos(theta0))

On a v = w*L -->

w²L² = 2.g.L(cos(theta) - cos(theta0))

w² = 2.(g/L).(cos(theta) - cos(theta0))

(d theta/dt)² = 2.(g/L).(cos(theta) - cos(theta0))

Posté par
Chloe
re : Pendule 29-02-16 à 20:57

Ah oui d'accord ! J'ai beaucoup mieux compris !

Merci infiniment d'avoir pris de votre temps pour me répondre !



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