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pendule elastique vertical

Posté par
caro13
16-07-12 à 12:29

Bonjour si quelqu'un pourrait verifier et m'aider s'il vous plait..
Merci d'avance

Un solide (S) de masse m=250 g est suspendu a un ressort de masse negligeable.
A l'equilibre, le ressort, de constante de raideur k, s'est allongé d'une longueur a0=14,2cm
On donne g = 9,80 m/s-2


1. Traduire la condition d'equilibre de (S) par une relation littérale ( a reutiliser par la suite) entre les données et calculer la valeur de k.

P+T=0   on projette sur l'axe (x'x) :
m.g - kx = 0
kx = mg    avec x = a0
donc k = m.g/a = (250*10^-3  * 9,80 )/14,2*10^-2 = 17,3 N/m-1


2.Ecarté verticalement vers le bas de sa position d'equilibre d'une longueur x0 = 8 cm et laché sans vitesse initiale, le solide (S) se met a osciller. On suppose que le ressort est parfaitement élastique dans tout le domaine de son allogement, et que, pendant la durée de l'étude, l'amortisseur de l'oscillateur est négligeable.
a) Montrer que le mouvement de (S) est rectiligne et sinusoïdal

2eme loi de Newton:
P + T = ma
projection sur (x'x):
-kx = md²x/dt²
d²x/dt² + k/m x   avec w0² = k/m
on a w0 = racine(k/m)
donc d²x/dt² + w0² = 0
la solution x(t) est de la forme xm.sin(w0 +&)
donc on a un mouvement rectiligne sinusoïdal


b) Calculer la periode propre T de l'oscillateur.
T0= 2pi racine ( m/k)
   = 2pi * racine ( 250*10-3/ 17,3) = 0,76s


c) Donner l'equation horaire du mouvement du centre d'inertie du solide
x(t) = xm * sin (wo * &)  ?

3. Etude energetique du pendule elastique vertical
a) Déterminer littéralement et numériquement l'energie mecanique E de l'oscillateur.
E = Ep + Ec = 1/2kx² + ½ mV²
Pour caluler numeriquement le x c'est a0 + x0 ?
Et pour la valeur de V je ne vois pas..


b) Montrer que E se conserve ( on utilisera entre autres un resultat de 2,a)
E= 1/2kxm² sin ( w0 +&) + 1/2kxm² cos² (w0 +&)
= ½ kxm² [sin²(w0+&) + cos²(w0+&) ]
= ½ kxm² = 1/2mVm² donc l'energie meca se conserve.


c) Calculer alors littéralement et numeriquement la vitesse maximale Vm du centre d'inertie du solide (S)

Posté par
sanantonio312
re : pendule elastique vertical 16-07-12 à 15:21

Bonjour,
Un détail, il manque le t dans ton equation d du 2a: xm.sin(0t+)
Pour la 2c, xm c'est x0=8cm. Non?
Et pour , si tu fixes t=0 au lâché et les x comptés positivement vers le bas, ça fait /2. Ce qui revient à x0cos(0t)
Pour la 3, x=x(t)=x0cos(0t) et v=v(t)=d(x(t))/dt

Posté par
caro13
re : pendule elastique vertical 16-07-12 à 16:48

Merci de ta reponse,
merci javais pas vu pour le t ..
oui xm c'est x0 mais je comprend pas pour le phi ? je dois donc remplacer phi par x0cos(w0t)?

merci pour la 3 par contre je vois pas comment calculer numeriquement meme en remplacant

Posté par
sanantonio312
re : pendule elastique vertical 16-07-12 à 17:36

, tu le détermines avec les conditions initiales.
Avec ma notation, x>0 vers le bas, x0(sin)=x0.
Donc =/2.
Or sin(+/2)=cos()...
Pour la vitesse, tu dérives x(t). Vm sera le nombre devant le sinus (ou le cosinus) obtenu.

Posté par
caro13
re : pendule elastique vertical 16-07-12 à 21:19

d'accord j'ai compris, merci de ton aide !

Posté par
matovetto
re : pendule elastique vertical 23-08-12 à 18:14

Bonjour,
Je ne comprends pas pourquoi la solution de x(t)est de la forme x=xm * Sin....
A la place de x(t)= xm * Cos car dans mon kivre la solution est ecrite comme ca.

Merci

Posté par
Boltzmann_Solver
re : pendule elastique vertical 23-08-12 à 21:21

Bonsoir,

Que tu utilises le sin ou le cos, la seule chose qui change, c'est la phase qui est réduite de pi/2.



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