Force ou énergie ?

De la mécanique au nucléaire, nos physiciens sont à l'écoute
Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 01 Juil 2008, 19:45

Babe a écrit:le TQM est donc plutôt utile pour les systèmes ouverts, comme la fusée qui perd de la masse en brûlant son carburant ?

Attention à la définition d'un système ouvert, mais c'est exact. C'est d'ailleurs le problème d'application type... Pour ma part, je considère que le TQM englobant le PFD et d'application plus générale, il est préférable de l'utiliser plutôt que le PFD.

merci Domi pour tes explications, vraiment !
comme disait un de mes profs: c'est clair, limpide et cristallin !

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sue
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par sue » 01 Juil 2008, 21:53

Dominique a écrit:Au niveau de la terminale, c'est sans doute tiré par les cheveux, mais en taupe, il faut se souvenir de ce point....


c'était justement ce que nous ressasser tt le temps mon prof de Terminale , mais sans préciser qu'il s'agit de TQM , il nous disait qu'il s'agit de la forme généralisée du PFD (qu'on appelait plutôt RFD mais c'est une autre histoire...) et l'autre forme n'est qu'un cas particulier si la masse est cte . Mais que ce genre de pb ne se voit que dans qq concours d'fin d'année , pas au bac .

Tiens , cette discussion interessante me donne envie de réviser mon cours de pc de sup , et je vois déjà une avalanche de questions :p

ps: si mes questions portent sur la Meca' je peux poser ici Dominique ?

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 01 Juil 2008, 22:20

sue a écrit:c'était justement ce que nous ressasser tt le temps mon prof de Terminale , mais sans préciser qu'il s'agit de TQM , il nous disait qu'il s'agit de la forme généralisée du PFD (qu'on appelait plutôt RFD mais c'est une autre histoire...) et l'autre forme n'est qu'un cas particulier si la masse est cte .

Ton prof de physique est sans doute un bon prof! Malheureusement, et pour une raison que j'ignore les profs de physique de lycée en France ne mentionnent presque jamais ce point! C'est pourtant simple à comprendre et de niveau très accessible en term!

Tiens , cette discussion interessante me donne envie de réviser mon cours de pc de sup , et je vois déjà une avalanche de questions :p

ps: si mes questions portent sur la Meca' je peux poser ici Dominique ?


Oui, tu peux poster en physique. Autant créer une nouvelle discussion par sujet.

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 01 Juil 2008, 22:25

sue a écrit:effectivement , on peut directement appliquer TQM (qui j'ai tjrs appelé PFD d'ailleurs ! )
M(dv/dt)= -k v² (projection de l'équation vectorielle sur l'axe du mvment)
M/k(-dv/v² )= dt (séparation des variables)

Je te suis jusque là dt = (-m/k)dv/v² pour l'écrire proprement.

puis on intègre des 2 cotés : M/k [1/v] = T

Par contre je ne pense pas que ton calcul réponde à la première question, à savoir déterminer le temps nécessaire pour passe de Vm à Vm/2..

Il te reste aussi à régler le problème de k !

sue
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par sue » 01 Juil 2008, 23:25

Par contre je ne pense pas que ton calcul réponde à la première question, à savoir déterminer le temps nécessaire pour passe de Vm à Vm/2..

c'est juste que je n'ai pas explicité le calcul , non ?
je pense que [1/v] est un peu ambigue , je voulais dire par là :
et donc T est le temps nécessaire pour passer de Vmax à Vmax/2
Il te reste aussi à régler le problème de k !

on utilise : P= F.v
et puis puisqu'à pleine puissance P , v=Vmax , on tire
juste ?

pourtant , pour l'homogénéité de la formule je doute un peu ...

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 02 Juil 2008, 08:48

sue a écrit:c'est juste que je n'ai pas explicité le calcul , non ?
je pense que [1/v] est un peu ambigue , je voulais dire par là : Image
et donc T est le temps nécessaire pour passer de Vmax à Vmax/2

OK... Puisque j'en suis à pinailler, en rédigeant ce genre de problème, ne pas oublier le référentiel et de préciser la projection que tu utilises pour appliquer le TQM.

on utilise : P= F.v
et puis puisqu'à pleine puissance P , v=Vmax , on tire Image
juste ?

pourtant , pour l'homogénéité de la formule je doute un peu ...

Ta notation est un peu ambiguë. Je pense que tu as écris k = Pm/Vm^3 la puissance max sur le cube de la vitesse max, auquel cas, le résultat est correct.
Cependant, je n'aurais pas utilisé cette voie. Je serais plutôt parti avec le TEC en constatant que:
dEc/dt = 0, Ec étant l'énergie cinétique, à Vm = constante,
Pm est entièrement "consommée" à vaincre les frottements aérodynamiques

ce qui me donne:
dEc/dt = Pm + Pf = 0 si Pf est la puissance des forces de frottements
d'où Pm = -Pf soit Pm = -(-kVm²).Vm et finalement Pm = k*Vm^3 d'où le résultat.

Cette démarche explicite mieux les principes physiques mis en jeu.

Bon, mais le problème n'est pas fini...

sue
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par sue » 02 Juil 2008, 12:18

pour la distance on fait pareil :
M(dv/dt)= -k v²
M(dv/v)=-k dx
on intègre : D=(M/k) ln(2)

c bien la dsitance ?
mais sinon je ne sais pas trop pour l'interprétation ...

edit: en effet , c pas fini , j'ai mal lu l'énoncé , il reste encore le temps d'arrêt total , et l'interprétation porte plûtot sur celui-ci . Du coup la méthode que j'ai utlisé pour la question précédente n'a pas l'air de marcher ...

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 02 Juil 2008, 12:54

Tu écris:
pour la distance on fait pareil :
M(dv/dt)= -k v²
M(dv/v)=-k dx
on intègre : D=(M/k) ln(2)

Je suis assez curieux de voir comment tu passes de m*dv/dt = -k*v² à m*dv/v = -k*dx et aussi les bornes d'intégration que tu utilises... Ceci dit, le résultat est juste!

sue
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par sue » 02 Juil 2008, 14:08

Je suis assez curieux de voir comment tu passes de m*dv/dt = -k*v² à m*dv/v = -k*dx et aussi les bornes d'intégration que tu utilises...



soit: et on a
d'ou :
séparation des variables puis on intégre :

d'ou le résultat ... ( )

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 02 Juil 2008, 19:29

sue a écrit:Image
soit: Image et on a Image
d'ou : Image
séparation des variables puis on intégre :
Image
d'ou le résultat ... (Image )

Je vois: astuce mathématique plutôt que perspective physique... Mais le résultat est là. Par contre, tu t'es privé du moyen de répondre élégamment à la question suivante...

sue
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par sue » 02 Juil 2008, 22:39

Et on fait comment , dans une perspective physique ?

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 02 Juil 2008, 23:18

sue a écrit:Et on fait comment , dans une perspective physique ?

Tu vas avoir besoin de l'expression de la vitesse en fonction du temps et des différents paramètres pour l'étudier et répondre aux dernières questions...

sue
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par sue » 03 Juil 2008, 10:46

en fait , je vois bien que : d'ou également : et qu'à ce niveau je pourrais retrouver D en remplaçons t par T , ou bien tirer et substituer par mais c'était un peu longue comme démarche ...
et de toute façon je vois pas comment ça m'aidera pour la question qui suit , y a tjrs le pb de la vitesse qui s'annule ...
Y a sûrement un truc simple qui m'échappe :marteau:

sue
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par sue » 03 Juil 2008, 13:55

Dominique , c'est bien la loi v(t) susdite ?
sinon , je veux bien savoir ce qui m'échappe , du moment que je doute qu'il y a qqn qui cherche la question !

en tt cas ce n'est pas du tt rassurant de bolquer sur ce genre de question sortant de sup ! :triste:

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 04 Juil 2008, 19:30

sue a écrit:Dominique , c'est bien la loi v(t) susdite ?
sinon , je veux bien savoir ce qui m'échappe , du moment que je doute qu'il y a qqn qui cherche la question !

en tt cas ce n'est pas du tt rassurant de bolquer sur ce genre de question sortant de sup ! :triste:


Bonsoir Sue,
Je ne sais pas si tu te rappelles, mais l'énoncé du problème demandait de calculer Tau, le temps nécessaire pour passer de Vm à Vm/2. La réponse s'obtient facilement à partir de la valeur de k que tu as calculé et de l'application du TEC. Tau = m*Vm²/Pm.
Tu auras sans doute reconnu ce genre de paramètre, homogène à un temps, qui correspond à la diminution de moitiè d'une grandeur...

La loi de vitesse que tu trouves est juste. On peut l'écrire en faisant apparaître Tau, ce qui donne une indication sur la signification physique de la loi, soit v(t) = Vm/(1 + t/Tau).

Pour trouver la distance parcourue entre t0 et Tau, en choisissant x0 = point d'extinction du moteur, tu peux simplement intégrer v(t) entre t0 et Tau.
L'intégration te donne x = Tau*Vm*ln(1 + t/Tau), soit pour t=Tau, la distance d = (m*Vm^3/Pm)*ln(2). Ce que tu as trouvé d'ailleurs par une voie similaire (mais sans préciser ton référentiel...)

La question suivante consistait à calculer la distance d'arrêt, c'est à dire x tel que v = 0.
Notre problème, c'est que la limite de v(t) tend vers 0 pour t tendant vers l'infini et donc sur une distance infinie... c'est gênant ! As-tu une idée des raisons physiques de cette discordance avec la réalité?
Et là j'entends mon camarade Quidam qui ricane en pensant à la loi de frottement adoptée... Il a raison... Et pour le prouver, tu vas refaire les calculs en utilisant la loi F = -k1*v, et tu verras que notre infini a disparu..

C'était le but, Quidam :-))

Mais cette loi de frottement correspond-elle plus à la réalité ? Sur le plan physique, on devrait discuter de la répartition selon la vitesse, de l'influence des frottements aérodynamique et des frottements de roulement...

sue
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par sue » 04 Juil 2008, 23:19

Et là j'entends mon camarade Quidam qui ricane en pensant à la loi de frottement adoptée... Il a raison... Et pour le prouver, tu vas refaire les calculs en utilisant la loi F = -k1*v, et tu verras que notre infini a disparu..

C'était le but Quidam ;-))


Et oui c'est bien vrai ! problème de modélisation alors ...
en effet , je comprend mieux là la remarque de Quidam !
c'est trés interessant tout ça :we:

Merci bien !

sue
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par sue » 05 Juil 2008, 18:21

Bonsoir,

je reviens sur mon premier Ds de cinématique cette année , et là je vois toujours pas comment répondre à une question ...

Enoncé:
Un avion doit se déplacer en ligne droite au dessus d'une route d'un point A vers un point B .Il subit un vent de vitesse Ve . Le vecteur Ve fait un angle avec la trajectoire AB . L'avion vole à vitesse constante V par rapport à l'air . Cette vitesse fait un angle X avec la route au sol AB .

Bon les premières questions portent sur : les conditions auxquelles l'avion peut se déplacer en ligne droite AB , calcul de l'angle de correction X , calcul de la durée du trajet aller-retour .
Puis aprés on dit qu'en B , l'avion arrive au dessus d'une balise au sol à une date prise pour origine des temps. Le conducteur demande alors au pilote de réaliser à altitude constante un circuit d'attente BCDE constitué de deux parties semi-circulaires BC et DE et de deux parties rectilignes CD et EB . IL lui indique à quelle date Tb l'avion doit se présenter à nouveau au dessus de la balise B. Le pilote adapte l'inclinaison de l'appareil et donc le rayon des tronçons semi-circulaires BC et DE de manière à ce que ceux-ci durent 1 minute chacun .

On demande alors : A quelle date Tv , le pilote doit-il entreprendre le virage DE si la date de passage au dessus du point B , imposée par le controleur , est Tb=4min ?

réponse de mon prof :

Mais d'ou ça sort ?!
non ? ou utilise-t-on alors ?

voici 2 petites figures (dsl j'ai pas de scanneur c'est juste avec mobile donc c pas trés clair ) qui illustrent un peu les données .
Image
Image

Merci

sue
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par sue » 08 Juil 2008, 09:14

Enfin , c'est ok pour la question dessus , fallait juste que je reviens sur mon calcul ! :briques:

Sinon , autres questions que j'ai noté à part :

1- Quand on a parlé de la déviation vers l'Est lors d'une chute libre , on a noté que la force de Coriolis est un terme correctif qui sera traité comme une perturbation de 1er ordre ! Qu'entend-on par 1er ordre ?

2- Quelle est la signification physique des opérateurs différentiels : nabla , gradient , rotaionel , divergence , laplacien ?
j'ai lu le complément mathématique et il me semble que c'est un simple outil pour condenser des expressions ou interviennent les différentielles et faciliter les calculs .

par ex pour définir une force conservative : on a dit qu'une force est conservative si elle dérive d'une énergie potentiel ie s'il existe une fonction scalaire Ep tq F=-grad Ep
Mais on avait déjà établi auparavant que :
d'ou l'expression avec le gradient (à partir de sa définition mathématique)
Donc ici il n'a autre intérêt que consenser une expression !

Sinon , on a noté comme remarque : une condition pour qu'une force soit conservative est :
Est-ce une CNS ?

voilà je pense que c'est tout pour l'instant , en attente de vos éclaircissements , je passe à autre chose ...

ps : je ne suis pas pressée :)

Merci

_-Gaara-_
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par _-Gaara-_ » 08 Juil 2008, 09:24

sue a écrit: Est-ce une CNS ?


Comme ça je dirais : Condition Nécessaire et Suffisante =)

sue
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par sue » 08 Juil 2008, 09:34

Ben, merci pour précision :)
De toute façon , elle me semble courante comme abréviation !

 

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