Vitesse limite et temps caractéristique

Intermédiaire
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Énoncé

Une bille de masse tombe dans un fluide qui exerce sur elle une force de frottement , avec en unités du Système International. La poussée d'Archimède est négligée et l'on prend . La bille est lâchée sans vitesse initiale. 1) Faire le bilan des forces et établir l'équation différentielle vérifiée par la vitesse. 2) Calculer la vitesse limite atteinte par la bille. 3) Identifier le temps caractéristique du mouvement et le calculer. 4) Calculer l'accélération à l'instant du lâcher. Commenter. 5) Au bout de combien de temps peut-on considérer que la vitesse limite est pratiquement atteinte ?

إرشادات

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1 الإرشاد 1
Deux forces seulement : le poids vers le bas et le frottement vers le haut. La deuxième loi donne $m\dfrac{dv}{dt} = m\,g - k\,v$.
2 الإرشاد 2
La vitesse limite s'obtient en annulant l'accélération : $v_{\lim} = \dfrac{m\,g}{k}$. Le temps caractéristique vaut $\tau = \dfrac{m}{k}$, et le régime est établi après environ cinq $\tau$.

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الطريقة — من أين نبدأ

Deux forces seulement : le poids vers le bas et le frottement vers le haut. La deuxième loi donne .

La vitesse limite s'obtient en annulant l'accélération : . Le temps caractéristique vaut , et le régime est établi après environ cinq .

التصحيح المفصّل خطوة بخطوة أسفله.

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