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philippe.montando
isc_physics
Commits
7770ea5f
Commit
7770ea5f
authored
4 years ago
by
orestis.malaspin
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4260d002
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02_lois_de_newton.md
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17 additions
and
17 deletions
02_lois_de_newton.md
+
17
−
17
View file @
7770ea5f
...
...
@@ -940,7 +940,7 @@ dans le système solaire, ou les gaz de particules. Dans cette section nous allo
comment.
Pour ce faire, nous allons considérer une particule $P$ en mouvement, qui est caractérisée par une position
$
\v
ec
x
(t)$ (qui dépend donc du temps, $t$) et par une masse $m$ constante. Nous souhaitons ici décrire le mouvement
$
\v
ec
r
(t)$ (qui dépend donc du temps, $t$) et par une masse $m$ constante. Nous souhaitons ici décrire le mouvement
de $P$ en fonction du temps, en d'autre termes la valeur de $x(t)$ pour toute valeur de $t$.
Il existe différents cas de figures, tels que mouvement rectiligne uniforme, ou le mouvement réctiligne uniformément
accéléré, que vous connaissez qui permettent de résoudre exactement le mouvement de $P$. Ici, nous souhaitons
...
...
@@ -960,17 +960,17 @@ $\delta t>0$ étant le pas de discrétisation temporel et $j\in\integer^+$ (voir
### Le mouvement sans accélération
Supposons que pour notre particule $P$, nous connaissons sa position initiale, $
\v
ec
x
(0)$ et sa vitesse
en tout temps, $
\v
ec v(t)$. Nous souhaitons connaître une approximation de la position $
\v
ec
x
(t_j)$.
Pour ce faire nous commençons au point $
\v
ec
x
(0)$ et calculons sa nouvelle position
Supposons que pour notre particule $P$, nous connaissons sa position initiale, $
\v
ec
r
(0)$ et sa vitesse
en tout temps, $
\v
ec v(t)$. Nous souhaitons connaître une approximation de la position $
\v
ec
r
(t_j)$.
Pour ce faire nous commençons au point $
\v
ec
r
(0)$ et calculons sa nouvelle position
à l'aide de la vitesse $
\v
ec v(0)$
$$
\v
ec
x
(
\d
elta t)=
\v
ec
x
(0)+
\d
elta t
\c
dot
\v
ec v(0).
\v
ec
r
(
\d
elta t)=
\v
ec
r
(0)+
\d
elta t
\c
dot
\v
ec v(0).
$$
Plus $
\d
elta t$ est petit, plus cette approximation sera précise.
En utilisant la notation $t_j=j
\c
dot
\d
elta t$, on obtient
$$
\v
ec
x
(t_1)=
\v
ec
x
(t_0)+
\d
elta t
\c
dot
\v
ec v(t_0).
\v
ec
r
(t_1)=
\v
ec
r
(t_0)+
\d
elta t
\c
dot
\v
ec v(t_0).
$$
---
...
...
@@ -979,35 +979,35 @@ Remarque ($\delta t\rightarrow 0$) #
On peut réécrire l'équation ci-dessus comme
$$
\v
ec v(0)=
\f
rac{
\v
ec
x
(
\d
elta t)-
\v
ec
x
(0)}{
\d
elta t}.
\v
ec v(0)=
\f
rac{
\v
ec
r
(
\d
elta t)-
\v
ec
r
(0)}{
\d
elta t}.
$$
En prenant la limite $
\d
elta t
\r
ightarrow 0$, on obtient
$$
\v
ec v(0)=
\v
ec
x
'(0),
\v
ec v(0)=
\v
ec
r
'(0),
$$
Soit la relation bien connue que la dérivée de la position donne la vitesse.
Ou encore de façon similaire
$$
\v
ec v(t_0)=
\v
ec
x
'(t_0),
\v
ec v(t_0)=
\v
ec
r
'(t_0),
$$
---
Nous pouvons ainsi calculer la position pour $t_2$[^7]
$$
\v
ec
x
(t_2)=
\v
ec
x
(t_1)+
\d
elta t
\c
dot
\v
ec v(t_1),
\v
ec
r
(t_2)=
\v
ec
r
(t_1)+
\d
elta t
\c
dot
\v
ec v(t_1),
$$
et ainsi de suite pour n'importe quelle valeur de $t_j$
$$
\v
ec
x
(t_j)=
\v
ec
x
(t_{j-1})+
\d
elta t
\c
dot
\v
ec v(t_{j-1}).
\v
ec
r
(t_j)=
\v
ec
r
(t_{j-1})+
\d
elta t
\c
dot
\v
ec v(t_{j-1}).
$$
De cette équation, nous pouvons également déduire que
$$
\v
ec v(t_{j-1})=
\f
rac{
\v
ec
x
(t_j)-
\v
ec
x
(t_{j-1})}{
\d
elta t},
\v
ec v(t_{j-1})=
\f
rac{
\v
ec
r
(t_j)-
\v
ec
r
(t_{j-1})}{
\d
elta t},
$${#eq:vt0}
ou encore
$$
\v
ec v(t_{j})=
\f
rac{
\v
ec
x
(t_j+1)-
\v
ec
x
(t_{j})}{
\d
elta t}.
\v
ec v(t_{j})=
\f
rac{
\v
ec
r
(t_j+1)-
\v
ec
r
(t_{j})}{
\d
elta t}.
$${#eq:vt1}
Nous pouvons ainsi approximer le mouvement de la particule $P$
...
...
@@ -1025,15 +1025,15 @@ $$
$$
En utilisant l'@eq:vt0 et l'@eq:vt1, il vient
$$
\v
ec a(t_j) =
\f
rac{
\f
rac{
\v
ec
x
(t_j+1)-
\v
ec
x
(t_{j})}{
\d
elta t}-
\f
rac{
\v
ec
x
(t_j)-
\v
ec
x
(t_{j-1})}{
\d
elta t}}{
\d
elta t}=
\f
rac{
\v
ec
x
(t_{j+1})-2
\v
ec
x
(t_j)+
\v
ec
x
(t_{j-1})}{
\d
elta t^2}.
\v
ec a(t_j) =
\f
rac{
\f
rac{
\v
ec
r
(t_j+1)-
\v
ec
r
(t_{j})}{
\d
elta t}-
\f
rac{
\v
ec
r
(t_j)-
\v
ec
r
(t_{j-1})}{
\d
elta t}}{
\d
elta t}=
\f
rac{
\v
ec
r
(t_{j+1})-2
\v
ec
r
(t_j)+
\v
ec
r
(t_{j-1})}{
\d
elta t^2}.
$$
En isolant $
\v
ec
x
(t_{j+1})$ il vient
En isolant $
\v
ec
r
(t_{j+1})$ il vient
$$
\v
ec
x
(t_{j+1})=2
\v
ec
x
(t_j)-
\v
ec
x
(t_{j-1})+
\v
ec a(t_j)
\d
elta t^2.
\v
ec
r
(t_{j+1})=2
\v
ec
r
(t_j)-
\v
ec
r
(t_{j-1})+
\v
ec a(t_j)
\d
elta t^2.
$$
Cette formule est correcte pour $j
\g
eq 1$. Pour $j=0$, on a
$$
\v
ec
x
(t_{1})=
\v
ec
x
(t_0)+
\d
elta t
\v
ec v(t_0)+
\v
ec a(t_0)
\d
elta t^2.
\v
ec
r
(t_{1})=
\v
ec
r
(t_0)+
\d
elta t
\v
ec v(t_0)+
\v
ec a(t_0)
\d
elta t^2.
$$
Il est donc nécessaire de connaître la vitesse initiale et la position
initiale de la particule $P$ pour pouvoir calculer son évolution,
...
...
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