DM Vibration d'un fil tendu entre deux points fixes

[rodo]

Bonjour, j'ai un exercice à faire mais je bloque à partir du 2)b)
pouvez vous vérifier mes réponses et m'aider pour la 2)b)

Enoncé:
Pour un dispositif approprie on fait vibrer sinusoidalement un fil metallique entre deux points fixes. L' une des extremites du fil est accrochee a un support.
A son autre extremite, le fil passe dans la gorge d' une poulie et est tendu a l' aide d' une masse.
La masse par unite de longueur du fil est u= 5.50*10^-13 kg.m^-1.
Données:
la celerite d' une onde se propagent le long du fil tendu est v= racine de (T/u) ou T est la valeur, en newton, de la tension du fil.
g=9.81N.kg^-1
la celerite du son dans l' air dans les conditions de l' experience est v =340m.s^-1

1) La longueur de la pertie du fil qui vibre est L=1.20M
La masse suspendue au fil a pour valeur m=350 g.
Le fil est alors le siege d' une onde stationnaire formant un seul fuseau.

a)Comment se nomme ce mode de vibration?

mode fondamental.

b)Calculer la frequence propre f correspondante.

v=racine de (T/u)
v= racine de (9.81*0.35/ 5.50*10^-3)=25 m/s
f=v/w w etant la longueur d' onde.

f=25/w comme on est dans le mode fondamental , on a: l=w/2 w=2L=2*1.20=2.40m
f=25/2.40 =10.4Hz

c) Quelle est , danc ce cas la longueur d' onde des ondes progressives se propageant le long du fil?

w=2l =2*1.20=2.40m.

2) On souhaite que le fil soit le siege d' une onde stationnaire formant deux fuseaux.
On envisage pour cela trois facons de proceder.
a) On garde constantes les valeurs de L et m , mais on modifie la frequencede vibration.
Quelle doit etre la valeur f' de la frequence de vibration?
Comment se nomme se mode de vibration?
Quelle est, dans ce cas, la longueur d' onde des ondes se propagent le long du fil?

f' =2*f=2*10.4=20.8Hz
le nom de ce mode est : harmonique 2.
longueur d'onde est deux fois plus petite , w=2.40/2=1.20m

b)On garde constantes les valeurs f et L, mais on modifie la masse suspendue au fil.
Quelle doit etre la valeur m' de la masse suspendue au fil?
Quelle est, dans ce cas, la longueur d' onde des ondes se propagent le long du fil?

c'est ici que je bloque

[Mathusalem]

Qu'est-ce qui crée la tension dans ce problème ? Comment ferais-tu pour augmenter cette tension d'un facteur 9, et quel en serait la répercussion sur la fréquence de vibration ?

[rodo]

Qu'est-ce qui crée la tension dans ce problème ? Comment ferais-tu pour augmenter cette tension d'un facteur 9, et quel en serait la répercussion sur la fréquence de vibration ?

je ne sais pas je ne comprends pas trop ce qu'il faut faire pouvez vous m'aider ?

[Mathusalem]

je ne sais pas je ne comprends pas trop ce qu'il faut faire pouvez vous m'aider ?

J'essaie de te faire réfléchir. Si tu n'as pas compris maintenant cela veut dire que tu ne sais pas trop pourquoi tu as répondu ce que tu as répondu avant.

Qu'est-ce qui met le fil sous tension ? Tu sais que la fréquence auquel le fil vibre quand tu le touches, dépend de la tension qui est mise sur le fil.

[rodo]

Oui j'ai un schema dans mon polycopie qui montre que le fil vibre selon la tension mais je suis bloque a la 2)b) mais pouvez vous verifier que ce que j'ai fait avant la 2)b est juste ? Merci

[Mathusalem]

Oui j'ai un schema dans mon polycopie qui montre que le fil vibre selon la tension mais je suis bloque a la 2)b) mais pouvez vous verifier que ce que j'ai fait avant la 2)b est juste ? Merci

Oui mais lis ce qu'on te dit : Il faut que le fil soit sous tension, donc il faut qu'on le 'tire' d'une certaine manière. Dans ton problème, c'est grâce à quoi qu'on arrive à le mettre sous tension le fil ? C'est grâce à quoi qu'on le tire ?

Essaye de comprendre avant de vouloir qu'on te corrige.

[rodo]

je crois que cette tension est égale au poids de la masse (j'ai fait ce calcul dans la 1b). p=m*g

"A son autre extremite, le fil passe dans la gorge d' une poulie et est tendu a l' aide d' une masse"

ensuite je ne sais pas quoi faire ?

merci

[Mathusalem]

je crois que cette tension est égale au poids de la masse (j'ai fait ce calcul dans la 1b). p=m*g

"A son autre extremite, le fil passe dans la gorge d' une poulie et est tendu a l' aide d' une masse"

ensuite je ne sais pas quoi faire ?

merci

Et bien, si la fréquence de vibration du fil est proportionnelle à la racine de la tension, pour doubler la fréquence tu dois faire quoi avec la tension ?

[rodo]

Mais dans le 2)b la frequence est de 10,4 ou de 20,8hz

[Mathusalem]

Mais dans le 2)b la frequence est de 10,4 ou de 20,8hz

Sous réserve que tes calculs soient justes, la fréquence fondamentale est de 10.4 Hz.
Maintenant dans la question 2 on s'intéresse à manipuler les grandeurs du problème afin d'obtenir le deuxième mode de 20.8 Hz.

Au 2b), on te demande comment tu peux doubler cette fréquence en agissant uniquement sur la tension*à laquelle le fil est soumis, et de plus on te demande comment agir sur cette tension. Si c'est la force de gravitation agissant sur la masse qui est accrochée au fil qui procure ta tension, que peux-tu faire ?

[rodo]

Mais dans l'enonce il est indique au 2)b qu'il faut que f soit constant et f est egal a 10,4hz il ne faut pas changer la masse qui va faire changer la celerite et la longieur d'onde ?

[Mathusalem]

Mais dans l'enonce il est indique au 2)b qu'il faut que f soit constant et f est egal a 10,4hz il ne faut pas changer la masse qui va faire changer la celerite et la longieur d'onde ?

dans l'énoncé, on VEUT que f double. Dire qu'on garde f constant, cela veut simplement dire qu'on va agir sur d'autres grandeurs pour doubler f.

Maintenant, si , que dois-tu faire de la masse suspendue au fil pour doubler la fréquence et passer au 2ème mode ?

[rodo]

dans l'énoncé, on VEUT que f double. Dire qu'on garde f constant, cela veut simplement dire qu'on va agir sur d'autres grandeurs pour doubler f.

Maintenant, si , que dois-tu faire de la masse suspendue au fil pour doubler la fréquence et passer au 2ème mode ?

il faut que f soit égal à 20,8hz donc il faut que la célérité soit égale à 50 m/s car f=50/2.4=20,8hz

[rodo]

ou 25m/s si la longueur d'onde est de 1,20 m car on est en harmonique de rang 2