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Niveau maths sup
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Problème mécanique

Posté par
ferenc
19-11-11 à 11:31

Voici mon énoncé:
Une boite de masse M est placée sur une table. A l'intérieur de cette boite, une masse m est fixée au couvercle par un ressort de raideur k et de longueur au repos \ell_0.
\bullet Quelle doit être l'amplitude minimale A des oscillations verticales de la masse m pour que la boite saute sur la table ? On suppose que les valeurs de \ell_0, k et de la hauteur de la boite sont suffisamment grande pour que la masse m ne touche ni le couvercle, ni le sol.

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Voilà comment j'ai fait:
On prend comme repère (Ox) avec pour origine le point d'attache entre le boite et le ressort et l'axe Ox dirigé vers le bas.

Donc en j'étudie deux système, le système 1 qui est le mouvement de la masse m qui est un oscillateur harmonique. Les forces appliqués sur m sont le poid m\vec{g} et la force de rappel \vec{F}_{r}=-k(x-\ell_0)\vec{e}_x
Donc l'équation du mouvement est -k(x-\ell_0)+mg=m\ddot{x} et si la masse est en équillibre, on en tire que x_{eq}=\frac{mg}{k}+\ell_0.

Pour les système 2, les forces agissant sur la boite sont le poids M\vec{g}, la force exercé par le ressort sur la boite \vec{F}_{r}' et la force exercé par la table sur la boite \vec{N}.

Dans mon corrigé, on me dit que \|\vec{F}_{r}'\|=\|\vec{F}_{r}\| mais que ces deux vecteur sont de directions opposés.

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Ma question
Pour moi, ces vecteur sont de même sens, et je ne comprend pas pourquoi il serait de sens opposé alors que si on fait un dessin, il sont bien dans le même sens.

Voici en pièce jointe le schéma:
Merci

Problème mécanique

Posté par
alban
re : Problème mécanique 19-11-11 à 16:35

Bonjour,

Je suis d'accord avec le corrigé.

Quand le ressort est allongé par rapport à l_0, la force \vec{F_r} que subit la masse m est dirigée vers le haut. Et la force \vec{F_r}' qu'exercce le ressort sur la boîte est dirigé vers le bas.

Une autre façon de voir est de considérer comme système uniquement le ressort. Faites le bilan des forces qu'il subit. Puis comme les forces exercées sur la masse et la boîte sont les opposées des forces subies par le ressort, vous arriverez à conclure. Cela sera peut-êter plus parlant de voir le problème sous l'angle du ressort.



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