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Niveau maths sup
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Ressort mécanique

Posté par
QLglt27
21-01-18 à 20:42

Bonsoir à tous,

Jai fait un exercice ce week end qui m'a posé problème pour une question... voici l énoncé

Considerrons le dispositif schématisé ci-contre. Une boule d'acier B de masse m = 100g est fixée a l'extremite d'un ressort de constante de raideur k et de longueur `a vide l0 . La boule est plongee dans un liquide, ce qui entraine l'existence d'une force de frottement visqueux, de coefficient Alpha. L'autre extrémité du ressort, notee A, est liée a une ficelle
entrainee par un moteur a excentrique qui impose un mouvement
sinuso ̈ıdal de pulsation réglable ω au point A, avec une amplitude a.

1. Donner l' ́équation du mouvement de la boule B (nous n ́egligeons la pouss ́ee d'Archim`ede sur la boule).
2) A partir des renseignements donn ́es ci-dessous effectuer le calcul de les fréquences du vibreur Fv et Fx pour lesquelles se produisent la résonance en vitesse et celle en déplacement (on admet que Fx=Fv*sqrt(1-1/(2Q^2))). On prend g=10m.s^-2

A)- quand on accroche, dans l'air, la boule B a l extrémité du ressort, celui-ci s' ́etire de 10 cm `a l' ́equilibre.

B)-quand on plonge la boule B dans le liquide et que l on enregistre le régime libre, (on comprime le ressort, puis on lˆache la boule), on s'aperc ̧oit que le mouvement est pseudo-periodique, et la mesure du decrement logarithmique est de 1,62.



MES RÉPONSES:

1) dz^2/dt^2+w0/Q*dz/d'y+w0^2=w0^2acos(wt)

Avec wo^2=k/m et Q=sqrt(mk)/Alpha

2) Alors le problème est que je sais que pour la résonance en vitesse cest tout le temps quand w=w0 mais pour la résonance en déplacement ça dépend. Je je narrive pas vraiment cette deuxième partie.

Merci de m'aider

Posté par
QLglt27
re : Ressort mécanique 21-01-18 à 20:46

Voici le schema

Ressort mécanique

Posté par
QLglt27
re : Ressort mécanique 21-01-18 à 20:49

Petite faute de frappe pour ma reponse a la 1)

dz^2/dt^2+w0/Q*dz/dt+w0^2=w0^2*a*cos(wt)

Avec wo^2=k/m et Q=sqrt(mk)/Alpha

Merci

Posté par
vanoise
re : Ressort mécanique 21-01-18 à 21:08

Bonsoir
Tu as raison : il y a toujours résonance de vitesse pour une fréquence d'excitation égale à la fréquence propre. Il y a résonance d'amplitude seulement pour Q>\frac{\sqrt{2}}{2} pour une fréquence d'excitation un peu inférieure à la fréquence propre mais la valeur de cette fréquence est fournie par l'énoncé...
Pour les mesures :
Il suffit d'étudier l'équilibre de la boule. L'allongement du ressort fourni permet de déterminer k et, puisque la masse est donnée, tu vas obtenir la fréquence propre. Il te manque la valeur de Q. Tu peux l'obtenir à partir du décrément logarithmique :

\delta=\frac{\pi}{\sqrt{Q^{2}-\frac{1}{4}}}
Tu trouveras, si cela peut t'être utile, la démonstration page 4 du document ci-dessous :

Posté par
vanoise
re : Ressort mécanique 21-01-18 à 21:54

Apparemment le lien précédent ne fonctionne pas. En voici un autre :

Posté par
QLglt27
re : Ressort mécanique 21-01-18 à 22:09

Ah daccord ! Merci. Je croyais que les deux tirets représentaient 2 cas donc 2 reponses ! En fait cest un seul cas donc encore merci

Posté par
QLglt27
re : Ressort mécanique 22-01-18 à 13:32

Bonjour,

Par contre je viens de me rendre compte de quelque chose, pour trouver k il me manque L0 non ? je me suis servi de Leq=L0+mg/k...

Merci d avance

Posté par
QLglt27
re : Ressort mécanique 22-01-18 à 13:35

Ah non pardon, l'allongement vaut L0+10cm donc ca se simplifie dans l'expression. Désolé j aurais du reflechir avant de poster
Bonne journée !

Posté par
vanoise
re : Ressort mécanique 22-01-18 à 14:01

Effectivement : à l'équilibre :

k=\frac{m.g}{\Delta L}
L est l'allongement du ressort ;
L=0,10m selon l'énoncé !

Posté par
QLglt27
re : Ressort mécanique 22-01-18 à 18:13

Oui oui voilà, merci bien !



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