Chapitre 5. Oscillations mécaniques

Travaux dirigés

 

   Question 1

 

Une particule de charge électrique q, de masse m, liée élastiquement à un point fixe O, oscille harmoniquement sur un axe Ox, avec la pulsation w0. Elle est soumise à l'action d'un champ électrique sinusoïdal E dirigé suivant Ox et d'expression .

1. Ecrire l'équation différentielle du mouvement de la charge.

2. Trouver la solution de cette équation sachant qu'à .

3. Quelle est la nature du mouvement lorsque we est voisin de w0 ?

 

<td rowspan="5" align="center" bgcolor="#c0c0c0" height="29" valign="middle" width="23%">Propositions
     Equation différentielleSolution avec C.I.Cas we  voisin de w0

autre          

autre                     autre     

 

   Question 2

 

On considère deux ressorts identiques de longueur à vide l0, de raideur k, fixés verticalement, comme l'indique la figure en deux points O1 et O2 distants de L. A leur extrémité commune M se trouve une masse m.

 

L'accélération de la pesanteur est g.

1. Déterminer la position d'équilibre xe de la masse m.

2. On écarte verticalement la masse m de sa position d'équilibre, puis on la libère. Déterminer la période des oscillations qu'elle effectue.

3. On refait la même expérience à bord d'une navette spatiale, en impesanteur. Que devient la période des oscillations.

 

         Position
d'équilibre
Equation
différentielle
Période
en impesanteur
Propositions      Elle reste inchangée
      Elle est plus grande
    Elle est plus petite
     Il n'y a pas d'oscillation
autre         autre     autre

 

   Question 3

 

Un fil de longueur l est tendu avec une tension T entre deux points A et B. Sa masse est négligeable. Il porte en son milieu M une masselotte de masse m. On écarte la masselotte de sa position d'équilibre, perpendiculairement au fil, d'une distance a puis on la libère.

 

1. Exprimer la force de rappel qui ramène le point M vers sa position d'équilibre, en considérant que le déplacement inital a est faible par rapport la longueur l.

2. Etablir l'équation différentielle qui régit la hauteur x du point M.

3. En déduire la solution et la période du mouvement, si à l'origine, la masse est lachée sans vitesse initiale.

 

       Force de rappelEquation différentielleSolution de l'équation
Propositions 
 
      Autre       Autre     Autre         

 

   Question 4

 

On modélise la molécule HCl par deux masses et reliées par un ressort de raideur k et de longueur au repos l0.

Soit M1 et M2 les positions d’équilibre respectives des masse et .

1.Donner la relation entre et (voir figure).

2. Appliquer la relation fondamentale de la dynamique à la masse . En déduire l’équation différentielle à laquelle satisfait .

3. Déterminer l’expression de la fréquence d’oscillation n .

On donne :

Quel est la valeur numérique de k ?

On posera .

 

     Relation
entre et
Equation
différentielle
Valeur
de k
Propositions 
autre      autre            autre          

 

 

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