Exercices vecteurs

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krmn
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Exercices vecteurs

par krmn » 21 Jan 2012, 10:36

Bonjour,

J'aurai besoin d'un petit coup de pouce pour terminer mon exercice:
Voici l'énoncé:

Léa fabrique un mobile comme ci-dessous: (voir image 1)

Image

La masse de la tige est négligeable. La lune L a pour masse mL et le Soleil S a pour masse mS. Ces deux masses sont non nulles.
Léa veut savoir en quel point, noté G, accrocher le fil pour que son mobile reste en équilibre.
D'après la loi d'Archimède, il y a équilibre lorsque:

mSGS = mLGL.


Questions:

Partie A:

1) Que peut-on dire des directions et des sens des vecteurs GS et GL ?

1) Les vecteurs GS et GE sont de même direction, mais de sens opposés.


2) En déduire que mSGS + mLGL = 0(vecteurs nul)

2) On sait que mSGS = mLGL
Donc, on a : msGS + mLGL = 0


3) Exprimer le vecteur SG en fonction du vecteur SL et en déduire qu'il existe une unique position de G pour laquelle l'équilibre est assuré.

3) SG = ... + SL
Je sais qu'il faut s'aider en utilisant Chales, mais je suis bloqué.


4)a) Si mS = mL où est situé les point G ?

a) Le point G serait situé au milieu du mobile, puisque les masses sont égales.


b) Si mS = 30g et mL = 10g où est situé les point G

b) Je pense qu'il serait situé a 1/3 de SL



Partie B:

On note mE la masse de l'étoile. (voir image 2)

Image
On admet que le point d'équilibre vérifie:

mEGE + mSGS + mLGL = 0 (vecteurs nul) (1)


1) Exprimer le vecteur GE en fonction des vecteurs ES et EL et en déduire qu'il existe une unique position de G pour laquelle l'équilibre est assuré

1) GE = ... + ES + EL
Ducoup, là aussi je suis bloqué


2) Cas particulier : si mS = mL = mE

a) Comment s'écrit alors l'égalité (1) ?

a) mSGS = mLGL = mEGE


b) Notons / le milieu du segment [SL].
Exprimer le vecteur EG en fonction du vecteur EL.

b) EG = ... + EL
Bloqué aussi


c) Que représente le point G pour le triangle SEL ?

c) Pas trouvé


Voila, merci d'avance :)



krmn
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Re

par krmn » 21 Jan 2012, 20:22

Quelqu'un pourrait m'aider s'il vous plait ?

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 20:32

Bonsoir,

Alors, question 3)

Tu as raison, il faut utiliser Chasles: SG + GL = SL (en vecteurs)
Donc SG= SL+LG (en vecteurs)
Or toi tu veux juste exprimer SG en fonction de SL, il te faut donc éliminer LG, en utilisant la relation trouvée précédemment mS*GS+mL*GL= Vecteur Nul

Tu vas ainsi pouvoir exprimer LG en fonction de SG, tu réinjectes cette expression dans la relation de Chasles et tu obtiens une expression reliant SG et SL.

krmn
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par krmn » 21 Jan 2012, 20:37

Ok merci beaucoup, si j'ai bien compris ça fait:

SG = SL + LG
Or, mS*GS+mL*GL=0
Donc LG = ( mS/mL)*GS = - (mS/mL)*SG

C'est correct ?

Par contre, pour la question 2), je pense avoir fait une erreur, en ce qui concerne la demonstration.
J'ai finalement fait,

Comme les vecteurs sont de sens opposés, on a:
mS(GS) = mL(LG) ou - mLV(GL)

soit mS(GS) + mL(GL) = 0

Pour simplifier la notation, on pourra écrire :
mSGS + mLGL = 0


Merci

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 20:42

krmn a écrit:Ok merci beaucoup, si j'ai bien compris ça fait:

SG = SL + LG
Or, mS*GS+mL*GL=0
Donc LG = ( mS/mL)*GS = - (mS/mL)*SG

C'est correct ?

Par contre, pour la question 2), je pense avoir fait une erreur, en ce qui concerne la demonstration.
J'ai finalement fait,

Comme les vecteurs sont de sens opposés, on a:
mS(GS) = mL(LG) ou - mLV(GL)

soit mS(GS) + mL(GL) = 0

Pour simplifier la notation, on pourra écrire :
mSGS + mLGL = 0


Merci



Oui, c'est correct, il te reste à réinjecter l'expression de LG dans la relation de Chasles.

Sinon, ta démo me paraît correcte.

krmn
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par krmn » 21 Jan 2012, 20:45

Ok, donc si je me trompe pas ça fait:

SG = SL - (mS/mL)*SG

C'est tout ou on peut continuer ? :)

Merci

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 20:48

krmn a écrit:Ok, donc si je me trompe pas ça fait:

SG = SL - (mS/mL)*SG

C'est tout ou on peut continuer ? :)

Merci



Ce n'est pas encore fini, il faut faire passer tout ce qui concerne SG d'un côté et tout ce qui concerne SL de l'autre, de façon à avoir à la fin une expression du type SG=Constante*SL.

Continuer pour la suite du devoir? Je peux me pencher dessus. :)

krmn
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par krmn » 21 Jan 2012, 21:01

C'est bien ce qui me semblait, mais là je suis vraiment bloqué.
Je n'ai aucune idée par quoi commencer :)

Merci, ce serait super sympa si tu pouvais m'aider pour la partie B.
Merci encore

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 21:01

Tu as réussi à mettre sous la forme demandée?

La relation de Chasles pour la deuxième partie, tu y arrives maintenant?

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par krmn » 21 Jan 2012, 21:02

Peacekeeper a écrit:Tu as réussi à mettre sous la forme demandée?

La relation de Chasles pour la deuxième partie, tu y arrives maintenant?



C'est justement sur ça que je bloque :)

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 21:05

krmn a écrit:C'est justement sur ça que je bloque :)


Sur comment écrire SG= Constante*SL? Ou bien cette question est terminée? :)

krmn
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par krmn » 21 Jan 2012, 21:07

Peacekeeper a écrit:Sur comment écrire SG= Constante*SL? Ou bien cette question est terminée? :)


Sur comment écrire SG = Constante*SL et le relation de Chasle en général sur cet exo :)

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 21:12

krmn a écrit:Sur comment écrire SG = Constante*SL et le relation de Chasle en général sur cet exo :)



Bon, alors tu es arrivé à SG=SL-(mS/mL) *SG.
Tu fais passer tous les SG du même côté:
SG*(1+mS/mL)=SL soit SG*((mL+mS)/mL)=SL et donc tu isoles SG en divisant des 2 côtés par (mL+mS)/mL d'où

SG=(mL/(mS+mL))SL

Tu as compris? :)

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par krmn » 21 Jan 2012, 21:17

Peacekeeper a écrit:Bon, alors tu es arrivé à SG=SL-(mS/mL) *SG.
Tu fais passer tous les SG du même côté:
SG*(1+mS/mL)=SL soit SG*((mL+mS)/mL)=SL et donc tu isoles SG en divisant des 2 côtés par (mL+mS)/mL d'où

SG=(mL/(mS+mL))SL

Tu as compris? :)

A peu près, mais pourquoi tu fait "1+"

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 21:20

krmn a écrit:A peu près, mais pourquoi tu fait "1+"



Regarde, si on détaille encore:

SG=SL-(mS/mL) *SG
donc
SG+(mS/mL)*SG=SL
Donc si on met SG en "facteur", on trouve bien SG*(1+mS/mL)=SL
Tu vois?

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par krmn » 21 Jan 2012, 21:23

Peacekeeper a écrit:Regarde, si on détaille encore:

SG=SL-(mS/mL) *SG
donc
SG+(mS/mL)*SG=SL
Donc si on met SG en "facteur", on trouve bien SG*(1+mS/mL)=SL
Tu vois?

Ok c'est bon, merci beaucoup j'ai compris. Juste une petite derniere chose que je n'ai pas très bien saisis. Pourquoi "SG*((mL+mS)/mL)=SL " ?
Merci encore

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 21:29

krmn a écrit:Ok c'est bon, merci beaucoup j'ai compris. Juste une petite derniere chose que je n'ai pas très bien saisis. Pourquoi "SG*((mL+mS)/mL)=SL " ?
Merci encore



J'ai simplement réduit au même dénominateur 1+mL/mS=(mS+mL)/mS

Donc SG*(1+mL/mS)=SG*((mS+mL)/mS)

krmn
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par krmn » 21 Jan 2012, 21:33

Peacekeeper a écrit:J'ai simplement réduit au même dénominateur 1+mL/mS=(mS+mL)/mS

Donc SG*(1+mL/mS)=SG*((mS+mL)/mS)

Ha oui, désolé pour cette question inutile :D
J'avais pas réfléchi.

Merci encore, et en ce qui concerne la fin de la partie A, tu est ok ?

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par Peacekeeper » 21 Jan 2012, 21:43

krmn a écrit:Ha oui, désolé pour cette question inutile :D
J'avais pas réfléchi.

Merci encore, et en ce qui concerne la fin de la partie A, tu est ok ?



Le 4a) je suis d'accord mais le b) non, c'est une erreur classique tu es allé trop vite! :)

mS=3mL, mS est 3 fois plus lourde que mL, donc G devra être situé 3 fois plus près de S que de L; ça c'est l'explication qualitative, maintenant par le calcul:

tu cherches la position de G sur SL, le mieux est donc d'arriver à exprimer SG=Constante*SL.
Essaie en partant de ta relation: 30GS+10GL=Vecteur Nul.

krmn
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par krmn » 21 Jan 2012, 21:51

Peacekeeper a écrit:Le 4a) je suis d'accord mais le b) non, c'est une erreur classique tu es allé trop vite! :)

mS=3mL, mS est 3 fois plus lourde que mL, donc G devra être situé 3 fois plus près de S que de L; ça c'est l'explication qualitative, maintenant par le calcul:

tu cherches la position de G sur SL, le mieux est donc d'arriver à exprimer SG=Constante*SL.
Essaie en partant de ta relation: 30GS+10GL=Vecteur Nul.

Ok, merci, donc on a:
Il faut obtenir SG = constante*SL
Donc, 30GS = -10GL ou -30SG = -10GL
Il faut diviser par 30 des deux côtés.
SG = 1/3GL

C'est correct pour le moment ?

 

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