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Rêves Vision
Terminale STI2D Bonus premium

Vitesse d'un mobile avec frottements et vitesse limite

Énoncé

Un objet de masse m=80m = 80 kg tombe dans l'air en partant sans vitesse. En tenant compte des frottements, sa vitesse v(t)v(t) (en m/s, tt en secondes) vérifie l'équation différentielle mv(t)=mgkv(t)m\,v'(t) = m\,g - k\,v(t), avec g=9,81g = 9{,}81 m/s2^2 et un coefficient de frottement k=20k = 20 kg/s. Au départ, v(0)=0v(0) = 0. Déterminer l'expression de v(t)v(t), puis en déduire la vitesse limite atteinte par l'objet. Calculer enfin la vitesse au bout de 10 secondes (arrondir au centième).
Besoin d'un coup de pouce ?
  1. Divise toute l'équation par la masse mm pour faire apparaître la forme v=av+bv' = a\,v + b. Tu obtiendras v(t)=kmv(t)+gv'(t) = -\dfrac{k}{m}\,v(t) + g.
  2. La vitesse limite est la valeur d'équilibre ba-\dfrac{b}{a} : c'est aussi la vitesse pour laquelle v(t)=0v'(t) = 0, c'est-à-dire quand l'objet n'accélère plus. Pose 0=mgkv0 = m\,g - k\,v et isole vv.
  3. Écris v(t)=ba+Keatv(t) = -\dfrac{b}{a} + K\,e^{at}, puis utilise v(0)=0v(0) = 0 : tu trouveras que KK est l'opposé de la vitesse limite.
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