Cinématique dans l'espace temps

Partie

Question

Calculs de mouvements dans le plan (**)

L'accélération d'un point se déplaçant sur une droite est : \(a = - kv^2 \textrm{ où }k\) est une constante et \(v\) la vitesse du point par rapport à un référentiel.

Pour \(t = 0 \quad v = v_0\) , calculer l'expression de la vitesse et l'expression du déplacement en fonction du temps.

Aide simple

Utiliser l'intégration par séparation de variables

Solution détaillée

On a \(\displaystyle{\frac{\textrm dv}{\textrm{dt}}=-kv^2\textrm{ ou encore }-\frac{\textrm dv}{\textrm v^2}=k\textrm{dt}}\)

Par intégration \(\displaystyle{\frac{1}{v}=kt+C^{te}}\)et la condition \(v = v_0 \textrm{ à }t = 0\) permet d'écrire finalement

\(\displaystyle{v=\frac{v_0}{v_0kt+1}=v_0(v_0kt+1)^{-1}}\)

qui s'écrit aussi

\(\displaystyle{\frac{\textrm dx}{\textrm{dt}}=v_0(v_0kt+1)^{-1}\textrm{ ou }\textrm dx=v_0(v_0kt+1)^{-1}\textrm{dt}}\)

En posant :

\(\displaystyle{u=(v_0kt+1)}\)

\(\displaystyle{\textrm du=v_0kt\textrm{dt}\textrm{ alors },\textrm dx=\frac{1}{k}\frac{\textrm du}{u}}\)

On obtient

\(\displaystyle{x=\frac{1}{k}\textrm{Log}(v_0kt+1)+\textrm{Cste}}\)