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Niveau terminale
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Un point qui glisse sur une sphère (dynamique)

Posté par
grievous
07-08-12 à 21:55

Bonjour voici mon problème:
Sur une sphère de centre O, de raton r, une ville est lâchée, sans vitesse initiale du point À situe sur la verticale passant par O. Cette bille, très petite, peut être considérée comme un point matériel M glissant sans frottements sur la sphère. La ville est repérée par l'angle TÉTA = (OA,OM).

On me demande d'exprimer ici la réaction R de la sphère sur la bille.
Je n'arrive pas à aller jusqu'au résultat.
Pourriez vous me montrer comment faire pour arriver à R = mg(3cosTETA+2)
J'aimerais avoir le cheminement relativement détaillé depuis l'expression de la seconde loi de Newton SVP. Cela m'apprendra beaucoup.
Merci et bonne soirée

Posté par
krinn Correcteur
re : Un point qui glisse sur une sphère (dynamique) 07-08-12 à 22:29

Salut grievous,
ça fait longtemps qu'on t'avait pas vu

c'est un grand classique! calculer la position (l'angle ) où la bille décolle de la sphère.
il n'y a pas grand monde qui répond du premier coup en Terminale, je te rassure!

1) fais un dessin
2) écris F = m
3) projette sur la normale (car tu cherches R et tu connais l'accélération normale d'un mouvement circulaire )
4) applique la loi de la conservation de l'énergie pour trouver la vitesse v

et conclus


je pense que c'est: R = mg(3cos - 2)

Posté par
grievous
re : Un point qui glisse sur une sphère (dynamique) 08-08-12 à 10:32

Je ne trouve pas le même résultat. Je te montre comment j'ai fais:

2nd loi de Newton
-P+Rn=m*a

Comme at est perpendiculaire au plan choisi alors elle ne travail pas.

-P+Rn=m*an
Rn=m*an+mg*cosTETA
Rn=m*(V²/r)+mg*cosTETA (1)

avec le théorème de l'énergie cinétique on a:
(1/2)mV²=mg(Za-Zb)
(1/2)mV²=mgr(1-cosTETA)
V²=2g*r(1-cosTETA) (2)

On greffe (2) a (1) ce qui nous donne:
Rn=m2g(r/r)*(1-cosTETA)+mg*cosTETA
Rn=mg(2-2cosTETA)+mg*cosTETA
Rn=(2-2cosTETA+cosTETA)
Rn=mg(-cosTETA+2)

À mon avis il y a un petit soucis mais je n'arrive pas à voir lequel?

Posté par
J-P
re : Un point qui glisse sur une sphère (dynamique) 08-08-12 à 15:49

Non grevious, la bille est sur l'extérieur de la sphère ...

Et alors on a: Rn = -m*(V²/r) + mg*cos(THETA) (1)

avec V² = 2g*r(1-cos(THETA)) (2)

Rn = -m * (2g(1-cos(THETA))) + mg*cos(THETA)

Rn = mg * (-2 + 2cos(THETA) + cos(THETA))

Rn = mg * (3cos(THETA) - 2)

Sauf distraction.  

Remarques :

1) Si la bille est vraiment lachée sans vitesse initiale et exactement du point A ... elle ne bougera jamais.

2) Pourquoi utiliser dans l'énoncé le mot "bille" qui suggère un machin sphérique qui est plus sensé rouler que glisser et puis spécifier qu'il glisse.
... surtout que si le mobile roulait (ce qu'il ferait en pratique, au moins au début du mouvement,  s'il est sphérique et même si son rayon tend vers 0) et bien alors, le résultat trouvé ci-dessus serait faux.

Posté par
grievous
re : Un point qui glisse sur une sphère (dynamique) 09-08-12 à 09:36

Merci beaucoup encore une leçon d'apprise



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