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Niveau maths sup
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[Physique] Balle de tennis

Posté par
infophile
15-09-07 à 20:50

Bonjour

La semaine dernière j'ai fait un calcul, j'ai noté le résultat, et là plus moyen de voir d'où il vient

Citation :
On lance avec une vitesse vo et un angle \alpha une balle de tennis de façon à ce qu'elle soit "au ras du filet" de hauteur 1,07 m. On dit qu'elle est tirée au "ras du filet" si elle passe à moins de 1,20 m au dessus du filet d'abscisse a=5 m.

[Physique] Balle de tennis

On a xo = 0, yo = 0.5 m, x1 = 15 m et y1 = 0.


Après plusieurs questions types, j'ai montré que l'angle doit vérifier : \tan(a)=\frac{(x_1^2-a^2)y_o-x_1^2f}{x_1a(a-x_1)}

Et j'ai aussi montré que v_0=\sqrt{\frac{gx_1^2(1+\tan(\alpha)^2)}{2\tan(\alpha)x_1+y_0-y_1}

Puis on note ts l'instant de passage de la balle au sommet de sa trajectoire.

Je trouve que t_s=\frac{v_0\sin(\alpha)}{g}.

Et on me demande l'altitude ys du sommet de la trajectoire. Sauf que en remplaçant ts dans l'équation horaire je ne trouve pas le résultat de la semaine dernière, à savoir 1.24 m (qui me paraît correct).

Pouvez-vous m'aider à me rafraichir la mémoire ?

Coll à l'aide

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 20:56

Salut mon Kévin

c'est quoi la question?

PS: j'ai pas lu ta démo

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 20:59

ah désolé je viens de voir

ben au sommet de la trajectoire tu as: V_y=0, donc il suffit de trouver l'instant t comme t'as fait et le remplacer dans y(t) non?

Posté par
gui_tou
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:00

Bonsoir Kévin & Monrow

Maintenant que ce topic est vert, je peux en rajouter une couche
Qu'est-ce que tu n'arrives pas Kévin ?

Marre des dm, je bloque à la deuxième question du permier exo en maths

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:02

Salut gui_tou

quel exo? on peut aider?

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:04

Salut les gars

Oui c'est ce que j'ai fait mohammed mais je trouve un résultat incohérent, alors que mon "1,24 m" de la semaine dernière collait parfaitement

guitou > Moi aussi j'en ai marre ! Et j'ai pleins d'exos à faire après

Posté par
gui_tou
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:07

Monrow >> Je ne veux pas vous embêter avec ca, c'est pénible les formules de Cardan

Si t'insistes vraiment je le poste

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:13

Kévin>> bizarre, j'ai trouvé: y(t)=-gt²+V_0sin(\alpha )t+y_0

c'est ce que t'as trouvé?

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:14

Oui sauf que tu as oublié le 1/2 devant g

Plus moyen de voir d'où je tire ce 1,24 m ! grrr

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:14

gui_tou>> ben si tu trouves toujours problème, tu peux poster

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:16

oui bien sur pour le 1/2

est ce que tu ne trouves pas la méthode ou tu trouve un autre résultat?

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:18

En remplaçant la valeur de ts dans l'équation horaire je ne trouve pas le résultat que j'avais trouvé la semaine dernière, alors je me demande d'où il vient, d'autant plus que 1,24 m est assez réaliste

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:23

je pense avoir trouvé comme toi pour tan(alpha) et V_0 donc c'est juste une erreur de calcul dans l'application numérique non?

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:25

Une erreur ? Tu trouves quoi numériquement ?

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:32

Mdr ça marche

J'étais en radian lol

Posté par
gui_tou
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:33



Sacré Kévin

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:33

pour alpha: 0.16 rad

V_0: 576 m/s

pas comme toi?

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:34

pfffff tu m'as laissé se massacrer avec une ancienne calculette puisque j'ai laissé la mienne à l'internat

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:50

J'adore perdre mon temps en fait

La suite de l'exo est sympa :

Citation :
On exerce un lift sur la balle de force \vec{F}=qm(-x'\vec{e_y}+y'\vec{e_x}) avec q=1.5 s-1

J'ai montré qu'on avait les deux équations différentielles : \{y''-qx'=0\\x''+qy'-g=0

J'ai ensuite vérifié que les fonctions \{x'(t)=\(A+\frac{g}{q}\)\cos(qt)+B\sin(qt)-\frac{g}{q}\\y'(t)=-\(A+\frac{g}{q}\)\sin(qt)+B\cos(qt) marchent.

J'ai montré qu'avec les conditions initiales \{A=vo_x\\B=vo_y

Et en intégrant je trouve \{x(t)=\frac{qvo_x+g}{q^2}\sin(qt)-\frac{vo_y}{q}\cos(qt)-\frac{g}{q}t+K\\y(t)=\frac{qvo_x+g}{q^2}\cos(qt)+\frac{vo_y}{q}\sin(qt)+K'

Et comme constante je trouve \{K=\frac{vo_y}{q}\\K'=0.5-\frac{qvo_x+g}{q^2}

Après on me donne \alpha=30 et vo = 27.ms-1 donc j'ai vox = vo.cos(alpha) = 23.4 et voy = 13.5

L'instant t's de passage au sommet de sa trajectoire je le trouve en annulant la vitesse verticale soit y'(t)=0 et j'obtient t's=-\frac{\arctan\(-\frac{qvo_y}{qvo_x+g}\)}{q}

Et numériquement j'obtiens t's = 0.29 s ce qui colle vu que sans le lift on a ts=0.38s

Sauf que encore une fois le y(t's) c'est du nimporte quoi

Je vais refaire mes calculs


Sympa le tennis hein

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 21:57

Je me suis peut-être planté en intégrant ce bidule, quelqu'un peut vérifier de son côté ? Ou demander à Maple

Merci

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:01

En plus j'ai vérifié tout ce beau monde est homogène, je vois pas où le problème, et cette fois je suis bien en degré

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:09

J'ai pourtant revu mon intégration il ne semble pas y avoir de pépins, peut-être encore un problème en passant aux valeurs numériques

Quelqu'un veut bien essayer de faire le calcul ? Parce que pour ma part je trouve 16 m au dessus du filet

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:10

je trouve comme toi pour les primitives

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:11

Bon c'est déjà ça

Tu veux bien essayer le calcul stp ?

Thanks !

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:12

dis moi d'abord si tu trouves comme moi à: 21:33

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:14

C'est à dire que là on change les conditions initiales :

L'angle est de 30° et la vitesse de 27 m.s-1.

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:32

Up

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:33

je trouve 0.36s

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:34

Tu as la même formule que moi pour t's ?

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:40

oui tout à fait

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:41

Alors pourquoi tu trouves 0.36 et moi 0.29 s ?

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:46

peut-être ma calculette

t'as pris: g=10m/s² non?

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:48

Non j'ai pris g=9,81 m.s-1

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:50

dans ce cas je trouve comme toi

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 22:51

Et ensuite quand tu remplaces t's dans y(t) tu obtiens quoi ?

Désolé de t'embêter avec ces calculs mais j'essaye de trouver où est la faille

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 23:06

je trouve 40m

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 23:08



Il y a bien un problème alors

Je vais attendre demain en espérant que Coll fasse un tour sur ce topic

Bonne soirée et merci mohammed

Posté par
monrow
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 23:09

Bonne soirée Kévin

Posté par
sarriette
re : [Physique] Balle de tennis 15-09-07 à 23:56

Bonsoir les jeunes,

Comment ? déjà des problèmes ?

Si vous voulez que Coll intervienne il faudra aller le chercher: il n'ouvre jamais un topic où on a déjà répondu.

Bon courage, les semaines ont l'air chargées...

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 00:03

Hello sarriette

Oui bizarre mon résultat à la dernière question

Et oui elles sont chargées les semaines ^^

Je vais dormir, histoire de récupérer

Posté par
gui_tou
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 00:07

Bonne nuit Kévin

Profite du week-end.

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 10:50

Merci toi aussi

Posté par
gui_tou
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 10:51

Pour la nuit, c'est trop tard

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 11:38

Up

Posté par
Coll Moderateur
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 14:40

Bonjour infophile

Juste un coup d'œil avant de filer (je suis attendu)

Je m'étonne de la formule de la force du lift :
Ne serait-ce pas \vec{F}=qm(-x'\vec{e_x}+y'\vec{e_y})

Si bien que les équations différentielles seraient :
x'' + q x' = 0
y'' - q y' + g = 0

Mais je ne peux faire plus maintenant

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 16:07

Bonjour Coll

Non l'énoncé est exact j'ai vérifié, tu penses à une erreur ?

Ca me paraît étrange aussi, une équation différentielle fait intervenir une fonction et ses dérivées nièmes.

Je vais faire les calculs avec la nouvelle force de lift pour voir, merci !

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 16:13

Non apparemment c'est bien ça, car les fonctions fournies ne vérifient pas ton système d'équations Coll.

L'erreur est donc ailleurs

Posté par
Coll Moderateur
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 19:04

De retour...

Je ne sais si je vais t'être d'une grande aide.

Admettant la forme de la force du lift je trouve d'autres équations que les tiennes :
x'' - q y' = 0
y'' + q x' + g = 0

Ce système vérifie bien les équations x'(t) et y'(t)

Je confirme les valeurs de tes équations de x(t) et y(t)

Les applications numériques donnent chez moi :
passage du filet à t = 0,2 s pour x = 5 m et y = 2,27 m soit exactement à 1,20 m au-dessus du filet de 1,07 m
maximum pour t = 0,28 s, x = 7,09 m et y = 2,44 m
arrivée au sol pour t = 0,6 s, x = 15,11 m et y = 0 m (par définition )

Es-tu d'accord avec ceci ?

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 19:14

J'avais bien ces équations c'est moi qui ait mal recopié

Et je viens de comprendre c'est 1,20 m "au dessus" du filet, moi j'avais compris que la marge de sécurité était de 1,20 m - 1,07 m = 13 cm

Donc oui j'obtiens bien 2,435 m !

Ce qui m'étonne maintenant c'est que sans lift je trouve comme altitude maximale 1,24 m soit 17 cm au dessus du filet, c'est possible ?

Merci beaucoup Coll !

Posté par
infophile
re : [Physique] Balle de tennis 16-09-07 à 19:18

Voici l'énoncé exact :

Citation :
Le filet est à x=a=5,0 m, sa hauteur est de 1,07 m. Compte tenu d'une marge de sécurité, on dira qu'une balle est tirée au ras du filet si la cote pour x=a de son centre de masse est y=f=1,20 m.


Donc je suis sceptique maintenant

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