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Pfd

Posté par
kezako
16-01-11 à 16:11

Rebonjour, j'ai un petit soucis sur un exercice corrigé, pourriez vous m'aider?

Enoncé: Une petite perle de masse m est abandonnée sans vitesse initiale au sommet d'un cercle A. Elle descend sans frottemnt le long d'une corde tendue entre A et B point quelconque du cercle.

Montrer que la durée du trajet est indépendante du choix de B.

J'avais pensé à utiliser le Pdf mais je n'aai aucun angle, aucune projection..

La réponse attendue est: t=(4R/g)^1/2 car AB=2Rcos

Mais d'ou vient ce ? Pourriez vous m'éclairer sur la réponse?

Merci.

Posté par
Heroes31
re : Pfd 16-01-11 à 18:39

Je t'ai fait un schéma (sans tout y reporter). J'ai donc bien compris que A était le sommet du cercle, de diamètre 2R.

On appelle , l'angle que fait le segment [AB] avec la verticale.
De ce fait, tu as bien la relation suivante : AB = 2R.cos()

(Pour démontrer cela, il faut voir que ABC est un triangle rectangle en B car AC diamètre du cercle et B, point quelconque sur le cercle, cours de maths 4ème)


En fait, la résolution est la même que pour un plan incliné... On va donc se placer dans un repère mobile (Mxy) tel que (Mx) dirigé selon (AB) et (My), perpendiculairement (selon la réaction normale du fil \vec{N}) avec pour origine du mouvement (temps et espace), le point A.


Maintenant, on applique la RFD :
P + N = m.a

Comme le mouvement s'effectue selon (AB), l'accélération est donc dirigée selon (AB) [résultante des forces], dans le sens de la vitesse car on conçoit bien que la perle "chute" donc accélère.

Ainsi, a = ax = g.cos()

D'où v(t) = g.cos().t

Et enfin, la distance parcourue par la perle M, par intégration :
AM(t) = g.cos().t²/2


Lorsque le point mobile M atteint le point B après une durée t, la distance parcourue AB découle de l'équation horaire de ce mouvement :
AM(t) = g.cos().(t)²/2 = AB = 2R.cos()


On égalise les deux :
g.cos().(t)²/2 = 2R.cos()

D'où, après simplification, la valeur de t :
t = (4R/g)

t ne dépend que du rayon du cercle et de la valeur de la pesanteur, il ne dépend donc pas de la valeur de , et donc par conséquent de B.

Pfd



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