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Niveau maths sup
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Problème de mécanique (thm du moment cinétique)

Posté par
abdalnour
12-02-08 à 11:50

Excusez moi de vous déranger et merci à tous d'avance
voici mon problème
Sur le schéma ci dessous c'est un point matériel de masse m qui glisse sur un quart de cercle et décrivant une trajectoire circulaire de rayon r et de centre O depuis a position téta o =15°
1)équation diffénretielle non linéaire du mouvement de l'enfant à l'aide du TMC
je trouve: m*r*téta"-P cos téta=0
2)en déduire sa vitesse en fonction de téta
sa commence la galère je veux r*téta'. Je me dis que je peux l'avoir en intégrant téta" donc je le fais et trouve: g*sin(téta)/r
il me semble que ce n'est pas homogène à une vitesse...
Merci beaucoup d'avance

Problème de mécanique (thm du moment cinétique)

Posté par
abdalnour
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 12-02-08 à 11:52

enfin r*téta'(vitesse selon er dans ma base polaire) n'est pas homogène a une vitesse...

Posté par
Nightmare
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 12-02-08 à 15:12

Salut

Tu peux supposer qu'il y a de faibles oscillations!

Posté par
abdalnour
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 13-02-08 à 07:40

ba non je ne crois pas parce que le contexte du problème ne s'y prête pas
et ensuite parce que je vais tomber sur une équation différentielle linéaire alors qu'il précise bien une non linéaire...
Merci

Posté par
donaldos
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 13-02-08 à 12:32

Si tu obtiens R\ddot{\theta}=g \cos \theta, une technique simple pour intégrer ton équation est de multiplier de chaque côté par \dot{\theta} et d'intégrer :

R^2\dot{\theta}^2=2Rg \sin \theta +Cste

soit

v=\sqrt{2Rg \sin \theta +Cste}

Tu détermines facilement la constante à partir des conditions du problème.

Posté par
abdalnour
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 16-02-08 à 10:22

Je vais mettre tout mon exercice en ligne pour que vous puissiez me corriger si vous le voulez bien(j'ai utilisé ta méthode donaldos merci beaucoup, et ma spécialité c'est de me tromper quand je projette les vecteurs dans ma base, avec les cos et les sin).Soit G mon point matériel(j'ai remis ma figure avec les vecteurs) ;

Le moment de la réaction du support est nul donc il reste que le poids : (l'axe z est dirigé vers vous quand vous regardez ma figure)

Moment /z (P)=r P cos()
Moment cinétique(G)/z=m r² ()'

TMC :
d Moment cinétique(G)/z  /  dt = Moment /z (P)  => m r ()''-P cos()=0

Par le théorème de donaldos (lol):
'=racine( (2g sin()/r)+(2C/mr²) )
Avec C ma constante d'intégration que je trouve car a 15° '=0
Finalement
'=2racine( (g/r)cos((+15)/2)sin((-15)/2 ))
Donc la vitesse en bas du looping( a téta=90°,r=2.5m) vaut 603m/s (je dois commenter cette valeur…je dirais « il y a des frottements dans la réalité donc la vitesse est moindre »)
Cependant dans les donnés il y a la masse de G et elle n'intervient pas dans mes calculs...oups
Merci beaucoup a ceux qui prendront le temps de me corriger…

Problème de mécanique (thm du moment cinétique)

Posté par
abdalnour
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 16-02-08 à 10:24

603m/s=6,03m/s par la formule V=r '

Posté par
donaldos
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 16-02-08 à 12:00

Ta dernière égalité n'a pas de sens mais le résultat de 6,03 m.s^{-1} est correct.

Tu peux le vérifier facilement en regardant ce qui se passe du point de vue de la conservation de l'énergie:

\Delta K = - \Delta E_p

\frac 1 2 m v^2 = - m g \Delta h

En exprimant la variation de hauteur \Delta h en fonction de l'angle, tu retrouves directement la même expression pour la vitesse, indépendante de la masse...

Posté par
abdalnour
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 16-02-08 à 14:40

Je ne comprends pas? Ma dernière égalité n'a pas de sens physique tu veux dire?Mais mathématiquement c'est correct? Vaut mieux que je la mette pas sur ma copie?
Mais j'ai pas tout faux?(tout bon?)
J'ai essayé de faire par la méthode énergétique (malgré que je travaille beaucoup je suis un peu nul en méca)et j'ai trouvé exactement pareil (c'est trop bien je te remercie beaucoup parce que j'avais du mal à croire mon prof "on peut résoudre tous les problèmes avec différentes méthodes": on ne l'a jamais fait en cours: vive ilemaths)

Un grand merci

Posté par
donaldos
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 16-02-08 à 16:24

Je parlais uniquement de " 603m/s=6,03m/s ", qui en dérangerait plus d'un

Posté par
abdalnour
re : Problème de mécanique (thm du moment cinétique) 17-02-08 à 10:49

a oui ok. enfin merci pour tout bon dimanche



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