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Niveau maths sup
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Position d'équilibre et stabilité

Posté par
Miss9150
17-02-16 à 14:14

Bonjour à tous,
Je suis actuellement en MPSI et j'ai un DM de physique portant principalement sur la mécanique et l'étude énergétique.
L'un des exercices est :
"Une particule ponctuelle M de masse m est astreinte à se déplacer selon un axe de vecteur unitaire ux dans la zone x>0. Elle est soumise à la force F(vecteur)=F(x)ux(vecteur), avec F(x)=-mw²x+mw²a4/x3 avec a et w des constantes positives.
1)Quelle est la position d'équilibre du point ?
2)Montrer que F(x) dérive d'une énergie potentielle Ep(x). Déterminer Ep(x).
3) Vérifier que la position d'équilibre est stable.
4) Déterminer la période des petites oscillations harmoniques au voisinage de cette position en fonction de w."

Pour la première question,je ne vois pas comment faire à part en utilisant le fait qu'une position d'équilibre correspond à E'p(x)=0 (je trouve x=a par ce moyen), or je ne pense pas avoir le droit d'utiliser E'p(x) à la question 1 alors qu'il faut le démontrer à la question 2, mais du coup je ne vois pas comment faire !
La question 2 ne me pose pas trop de soucis.
Et pour la question 3, en utilisant x=a, je trouve une position d'équilibre instable...

Si quelqu'un à une idée de où se trouve mon erreur je suis preneuse...
Merci de votre aide !

Posté par
vanoise
re : Position d'équilibre et stabilité 17-02-16 à 19:02

Bonsoir
Pour la première question, il suffit d'écrire qu'à l'équilibre F = 0.
La nature de cet équilibre se déduit de l'étude de Ep aux questions suivantes.
Je n'ai pas eu le temps de faire les calculs mais il me parait impossible d'obtenir des oscillations autour d'une position d'équilibre instable. Revois ton calcul.
Pour la dernière question, il faut faire un développement limité de Taylor au voisinage de la position d'équilibre stable.

Posté par
Miss9150
re : Position d'équilibre et stabilité 18-02-16 à 17:32

Bonjour,
merci beaucoup ! en fait j'avais fait une erreur dans mon calcul de dérivée seconde en oubliant que F= -E'p(x) et non F= E'p(x)... Et du coup F=0 marche effectivement très bien et j'ai trouvé un équilibre stable !
Et effectivement, trouver des oscillations harmoniques auprès d'une position d'équilibre instable me semble difficile ^^
Merci de votre aide, j'ai enfin fini ce dm malgré quelques cafouillages



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