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Niveau maths spé
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Portée mer-mer

Posté par
pfff
21-08-21 à 23:54

Bonjour, j'aimerais un peu d'aide pour cet exercice. Merci

Un missile de masse, de volume V, est tiré d'un sous-marin en plongée à une profondeur h, avec une vitesse  \vec{v_o} faisant un angle avec l'horizontale. La masse volumique de l'eau est notée . On néglige le frottement de l'air. Le frottement dans l'eau esrt modélisée par \vec{f} = - mc\vec{v} où c est une constante positive Déterminer la portée R du missile en admettant que celui ci est pesé c'est à dire que m = V et en supposant que le missile a une phase hors de l'eau.

Portée mer-mer

Posté par
pfff
Portée mer-mer 21-08-21 à 23:57

Bonjour, j'aimerais un peu d'aide pour cet exercice. Merci

Un missile de masse, de volume V, est tiré d'un sous-marin en plongée à une profondeur h, avec une vitesse  \vec{v_o} faisant un angle avec l'horizontale. La masse volumique de l'eau est notée . On néglige le frottement de l'air. Le frottement dans l'eau esrt modélisée par \vec{f} = - mc\vec{v} où c est une constante positive Déterminer la portée R du missile en admettant que celui ci est pesé c'est à dire que m = V et en supposant que le missile a une phase hors de l'eau.

[img1]

*** message déplacé ***

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 21-08-21 à 23:59

Portée mer-mer

*** message déplacé ***

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 00:05

Lorsque je fais les équations paramétriques, je détermine l'equation cartésienne, je trouve la portée comme vu en terminale.

Mais je me dit que c'est pas ça car je n'ai pas eu à utiliser les forces de frottements ni la masse

*** message déplacé ***

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 00:07

désolé c'est une erreur du à ma connexion, je croyais que ce n'était pas venu.
Excusez moi

Posté par
mmalou Webmaster
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 08:16

Bonjour pfff
peux-tu modifier ton profil s'il te plaît, il me semble que tu n'es plus en terminale...

Posté par
gbm Webmaster
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 09:09

Bonjour à vous deux,

Et tu ne peux pas passer de terminale à math spé : cela correspond à la deuxième année de classe préparatoire aux grandes écoles !

Posté par
vanoise
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 10:31

Bonjour
Tu as deux études successives à faire : l'étude du mouvement dans l'eau puis l'étude du mouvement dans l'air.
L'étude du mouvement dans l'air est faite dès l'enseignement secondaire.Pour l'étude du mouvement dans l'eau, la méthode est analogue. Il faut partir de l'inventaire des forces, de l'expression de la  relation fondamentale de la dynamique puis de la résolution de celle-ci. N'oublie pas le théorème d'Archimède. Dans le cas particulier m = V, la nature de mouvement est particulièrement simple...
Je te laisse réfléchir et proposer une solution...

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 15:26

mmalou @ 22-08-2021 à 08:16

Bonjour pfff
peux-tu modifier ton profil s'il te plaît, il me semble que tu n'es plus en terminale...


D'accord

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 15:28

gbm @ 22-08-2021 à 09:09

Bonjour à vous deux,

Et tu ne peux pas passer de terminale à math spé : cela correspond à la deuxième année de classe préparatoire aux grandes écoles !



Oui oui ca fait deux ans que je n'ai pas modifié le profil. J'etais en prépa MPSI l'année passée

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 15:53

pour l'étude du mouvement dans l'air :

Voici l'equation du mouvement que je trouve

y = \frac{-g}{2v_o²cos²\theta }x² - x\, tan\theta - h

mais il n'y a pas les valeurs numériques pour resoudre y =0 donc je ne vois pas comment trouver.

Dans l'eau :

d'après le théorème du centre d'inertie on a :

\vec{P_A} + \vec{f} = m\vec{g} \Rightarrow \rho Vg - mcv = mg

Posté par
mmalou Webmaster
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 16:43

c'est trop te demander de modifier ton profil ? combien de demandes va-t-il falloir faire ?

ton sujet est verrouillé tant que cela n'est pas fait
tu feras un signalement en bas de page pour qu'on le déverrouille une fois ton profil modifié

Posté par
pfff
Modification 22-08-21 à 17:09

Veuillez m'excuser, je croyais l'avoir fait, je n'ai pas appuyé sur modifier

*** message déplacé ***

Posté par
mmalou Webmaster
re : Modification 22-08-21 à 17:42

ah ben dis donc il a quand même fallu employer les grands moyens ...


*** message déplacé ***sujet déverrouillé ***

Posté par
vanoise
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 18:04

OK pour l'équation de la trajectoire dans l'air.Tu devrais pouvoir en déduire l'expression de la portée dans l'eau, c'est  à dire la  distance entre le point de sortie de l'eau et le point où le missile retombe dans l'eau ou sur le bateau.
Pour le mouvement dans l'eau : tu sembles oublier le poids. De plus, si m=.V , que peux-t-on dire de la somme vectorielle de ces deux forces ? La relation fondamentale de la dynamique prend alors une forme très simple et la trajectoire est ainsi particulièrement simple... Très facile alors d'obtenir l'abscisse du point de sortie de l'eau.

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 19:04

leur somme vectorielle est égale au vecteur nulle ?

mais ça revient au fait que P = P_A donc l'équation que j'ai trouvé ne change pas

et puis pour l'équation de la trajectoire dans l'air, ce n'est pas possible de trouver l'expression avec le h qui ne facilite pas la tache

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 19:27

mais sinon j'ai trouvé une autre manière de trouver l'expression :

on a :

x = v_otcos\theta

y=-\frac{1}{2}gt² + v_otsin\theta -h

donc y = 0 donne -\frac{1}{2}gt² + v_otsin\theta -h = 0

le discrimiant est :  \Delta = (v_o\, sin\theta )² + 2gh

donc on trouve deux solutions : t = \frac{v_o\, sin\theta }{g} \pm \frac{\sqrt{(v_osin\theta)² +2gh}}{g}

j'ai pris la solution la plus certaine positive donc t = t = \frac{v_o\, sin\theta }{g} +\frac{\sqrt{(v_osin\theta)² +2gh}}{g}


en remplaçant t dans x j'obtiens la portée qui est

x_p = \frac{v_o\, cos\theta }{g} \left[v_o\, sin\theta + \sqrt{(v_osin\theta )²+2gh} \right]

Posté par
vanoise
re : Portée mer-mer 22-08-21 à 22:47

Il faut commencer par étudier le mouvement dans l'eau.Le schéma te fournit la réponse concernant la nature de la trajectoire : à toi de faire une démonstration rigoureuse. Il te faudra ensuite trouver la valeur de la vitesse V'o du missile sortant de l'eau. Ce n'est qu'ensuite que tu pourras étudier la trajectoire dans l'air ; je te conseille de le faire dans le repère (O',x',y'). Ton calcul de portée est compliqué et erroné ; il est plus simple de déduire la portée dans l'air de l'équation de la trajectoire parabolique dans l'air.

Portée mer-mer

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 23-08-21 à 00:14

le missile quitte l'eau quand y(t) = h.
La trajectoire dans l'eau est rectiligne

Posté par
vanoise
re : Portée mer-mer 23-08-21 à 09:41

Citation :
le missile quitte l'eau quand y(t) = h.

Donc : xO' = ? Ce résultat est utile pour trouver la portée totale : distance parcourue horizontalement dans l'eau plus distance horizontale parcourue dans l'air avant de retomber à l'eau ou sur le bateau.
Citation :
La trajectoire dans l'eau est rectiligne

Tu ne fais aucune démonstration ! Relis mon message du  22-08-21 à 18:04 ; de plus, il est nécessaire de déterminer les caractéristiques du vecteur\vec{V_{O'}} pour calculer la portée dans l'eau et ces caractéristiques s'obtiennent en étudiant le mouvement dans l'eau.

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 26-08-21 à 21:10

Bonjour, excusez pour la longue attente.

Citation :
Tu ne fais aucune démonstration !

Excusez moi

Dans l'eau

\vec{P} + \vec{P_A} + \vec{f} = m\vec{g} \Rightarrow - mcv = mg car vec{P} + \vec{P_A} = \vec{0}

finalement v = - \frac{g}{c} = cste

Le mouvement est donc rectiligne uniforme

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 26-08-21 à 21:20

Dans l'air on aura ca maitenant comme équation de la trajectoire:

y = -\frac{1}{2}\frac{g}{v_o²cos²\theta }(x-h)² + (x-h)tan\theta

Posté par
pfff
re : Portée mer-mer 26-08-21 à 21:28

en posant X = x-h j'obtiens :

y = -\frac{1}{2}\frac{g}{v_o²cos²\theta }X² + Xtan\theta

Après resolution de y = 0 je trouve la,portée

X_p = \frac{v_o²sin2\theta }{g} + h

Posté par
vanoise
re : Portée mer-mer 26-08-21 à 23:16

La portée dans l'air fait intervenir la vitesse de sortie de l'eau VO' qui est inférieure à la vitesse de lancement Vo.
Malgré tout tes efforts pour l'éviter, il est indispensable de faire une étude détaillée du mouvement dans l'eau pour obtenir cette vitesse de sortie de l'eau. Je t'ai déjà expliqué la méthode de façon détaillée...

Posté par
vanoise
re : Portée mer-mer 28-08-21 à 10:24

Citation :
\vec{P} + \vec{P_A} + \vec{f} = m\vec{g} \Rightarrow - mcv = mg \;\;car \;\vec{P} + \vec{P_A} = \vec{0}

Franchement : tu postes au niveau math spé et tu ne réussis pas à écrire correctement la relation fondamentale de la dynamique ???
Écrire : -m.c.\overrightarrow{v}=m.\overrightarrow{g}
suppose un vecteur vitesse ayant la direction du vecteur \vec g et un sens opposé. Le mouvement dans l'eau serait vertical ascendant avec une vitesse constante : impossible ! Il faut toujours vérifier le réalisme des équations que tu écris ...



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