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Systèmes oscilants

Publié le 19/09/2015

Extrait du document

a) Donner, à une date t quelconque, l’expression de l’allongement de chacun des ressorts en fonction de l’abscisse x de G.

 

b) Établir l’équation différentielle du mouvement de G.

 

c) Exprimer et calculer la pulsation et la période propres du mouvement.

 

d) Écrire l’équation horaire du mouvement de G.

Afin d’améliorer l’habitabilité des automobiles, les constructeurs réalisent des éléments de suspension arrière dits «à plat».

 

Un ressort de raideur k, à spires non jointives, destiné à ce type de suspension est étudié sur le banc d’essai schématisé ci-après :

« b) Applica tion numé rique :calculer la période et donner l'équa­ tion horaire du mouvement lorsque k = 4 000 N · rn- 1 ; m = 100 kg ; � = 5 x 10 -2 m.

2.

Donner à la date t : a) l'expression littérale de l'énergie potentielle élastique du sys­ tème EPE (t); b) l'expression littérale de son énergie cinétique Ec(t ); c) en déduire l'énergie mécanique EM du système.

Conclure.

Calculer la valeur numérique de EM .

3.

a) Représenter graphiquement la variati on de l'énergie poten­ tielle élastique EPE en fonction de l'allongement X du ressort.

b) Indiquer clairement sur le gra phique comment on peut lire : - la valeur de EPE et celle de Ec pour une valeur quelconque de X; - la valeur de l'éner gie mécanique EM du système ; - calculer la vitesse V (0) du solide S quand il passe par sa position d'équilibre.

So lution 1.

a) Équation différ entielle du mouvement de G.

- Système étudié : le solide S de centre d'inertie G et de masse m.

Référ entiel galiléen : la Terre.

� A A A �0 équilibre �/ rvvvv ----r x x - i 0 t quelconque F Figure 1 Inve ntaire des forces agissant sur le systè me à un instant quel­ conque de date t (cf.

figure 1 sur laquelle l'axe x'x a été décalé) : 208. »

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