Mirages

De la mécanique au nucléaire, nos physiciens sont à l'écoute
acoustica
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Mirages

par acoustica » 20 Sep 2008, 15:22

Bonjour à tous!
Alors voilà, je suis actuellement le dos courbé et le front plissé sur un exercice de physique (je crois que c'est un classique, donc se serais utile de le maîtriser). J'aurais besoin d'un petit coup de pouce: en fait, je suis bloqué à la question 4, je n'arrive pas à établir l'équation différentielle. :hum:

Entre parenthèses: ce que j'ai répondu. :id2:

1. On considère l'air comme un gaz parfait. Ecrire la relation des gazs parfaits, et en déduire l'expression de la masse volumique de l'air en fonction de la température T et de la pression P, de sa masse molaire ainsi que de la constante des gazs parfaits R. En déduire le sens de variation de l'indice de l'air quand l'altitude croît dans un environnement désertique. (, l'indice s'élève en montant car l'air étant plus chaud en bas, la densité y est plus faible, donc l'indice aussi).

2. On adoptera pour l'indice une variation de la forme
et où z est l'altitude au-dessus du sol. Justifier le signe de . ( doit être positif car n s'élève en montant)

3. Le rayon lumineux est émis dans le plan Oxz, depuis A d'altitude zo.
Montrer que le rayon reste dans ce plan et que, le long du rayon lumineux, il existe une relation entre et l'angle entre la verticale et le rayon. (Il reste dans le plan, ça, c'est une loi de Descarte, il n'y a pas de raison que ça change dans un milieu d'indice continuement variable. On a:

Et là, ça coince:

4. On cherche la trajectoire z(x) du rayon lumineux. Montrer tout d'abord que l'on peut écrire:

5. Montrer ensuite que l'on peut écrire l'équation différentielle suivante:

On déterminera la constante K en fonction de l'angle io formé entre le rayon et la verticale en A.
6. Déterminer enfin l'équation de la trajectoire du rayon lumineux. Traçer son allure (je suppose que ça fait un truc courbé qui descend puis qui remonte.)
7. On considère un observateur debout à l'origine O du repère. Il reçoit des rayons lumineux du point A. Montrer qu'il existe, en général, deux rayons parvenant à l'observateur. Conclure.

voilavoila
Merci d'avance! :happy2:



miikou
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par miikou » 20 Sep 2008, 19:20

slt, tu peux utiliser la relation 3)
et ecrire sin(i+di) = opposé sur hypoténuse.
seulement jobtient sin(i(z))= n(z+dz)/n(z)* 1/(racine( 1+ (dx/dz)²)

acoustica
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par acoustica » 21 Sep 2008, 08:02

miikou a écrit:slt, tu peux utiliser la relation 3)
et ecrire sin(i+di) = opposé sur hypoténuse.
seulement jobtient sin(i(z))= n(z+dz)/n(z)* 1/(racine( 1+ (dx/dz)²)


Ah oui, ça marche! Allez, j'essaie de faire la suite. :id:

acoustica
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par acoustica » 21 Sep 2008, 08:13

En fait, elle est bonne la formule donnée:


Or,
ce qui est très proche de 1.

On a donc bien:

acoustica
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par acoustica » 21 Sep 2008, 08:52

Bon. euh...là, je cherche à établir la deuxième equadiff. ze problem is que avec cette expression:

avec un peu de patience, j'arrive à exprimer d(i(z))/d(x)=-2* (d^2(z)/d(x)) / (d(z)/d(x))
mais ça n'apporte rien pour avoir ceci:

acoustica
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par acoustica » 21 Sep 2008, 08:59

Mais bon, tout ce que j'ai pour l'instant, à part des calculs barbares qui ne mènent à rien, c'est:
d(n^2)/dz = no^2* ;).
d^2z/dx^2, on l'exprime comment?????

acoustica
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par acoustica » 21 Sep 2008, 16:01

Mais bon, tout ce que j'ai pour l'instant, à part des calculs barbares qui ne mènent à rien, c'est:
d(n^2)/dz = no^2* ;).
d^2z/dx^2, on l'exprime comment?????

Black Jack

par Black Jack » 22 Sep 2008, 15:11

4.

Soit dl une distance élémentaire parcourue par le rayon.

On peut décomposer dl en 2 composantes suivant les axes ox et oz
On a alors (triangle rectangle): (dl)² = (dx)² + (dz)²
Soit: (dl/dx)² = (dx/dx)² + (dz/dx)²
(dl/dx)² = 1 + (dz/dx)²


Or dans le triangle rectangle mentionné, on a aussi dx = dl.sin(i(z)), soit

Et donc ...

5.

n(z).sin(i(z)) = C
C/n(z) = 1/sin(i(z))
C/n(z) = 1/V(1 + (dz/dx)²)
n²/C² = 1 + (dz/dx)²

On dérive par rapport à z -->
(1/C²).d(n²)/dz = 2.(dz/dx) * d²z/(dx dz)

dz peut être considéré comme un infiniment petit non nul --> on peut simplifier par dz ...

Fais-le et tu devrais arriver à ...

(1/C²).d(n²)/dz = 2. d²z/(dx dx)
(1/C²).d(n²)/dz = 2. d²z/dx²

Et de là tu dois arriver à trouver la relation demandée, soit d²z/dx² = K. d(n²)/dz

:zen:

acoustica
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par acoustica » 27 Sep 2008, 13:20

Black Jack a écrit:4.

Soit dl une distance élémentaire parcourue par le rayon.

On peut décomposer dl en 2 composantes suivant les axes ox et oz
On a alors (triangle rectangle): (dl)² = (dx)² + (dz)²
Soit: (dl/dx)² = (dx/dx)² + (dz/dx)²
(dl/dx)² = 1 + (dz/dx)²


Or dans le triangle rectangle mentionné, on a aussi dx = dl.sin(i(z)), soit

Et donc ...

5.

n(z).sin(i(z)) = C
C/n(z) = 1/sin(i(z))
C/n(z) = 1/V(1 + (dz/dx)²)
n²/C² = 1 + (dz/dx)²

On dérive par rapport à z -->
(1/C²).d(n²)/dz = 2.(dz/dx) * d²z/(dx dz)

dz peut être considéré comme un infiniment petit non nul --> on peut simplifier par dz ...

Fais-le et tu devrais arriver à ...

(1/C²).d(n²)/dz = 2. d²z/(dx dx)
(1/C²).d(n²)/dz = 2. d²z/dx²

Et de là tu dois arriver à trouver la relation demandée, soit d²z/dx² = K. d(n²)/dz

:zen:

Désolé pour cet accusé de réception un peu tardif.
Ok, merci, c'est bon maintenant! :we:

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