diff --git a/cours.tex b/cours.tex index 97cf31e3661e5a52ce2ab863cf5f38cc3ccdc5f9..91f63a97261401479b7196325f1bc04aaa7d4707 100644 --- a/cours.tex +++ b/cours.tex @@ -953,8 +953,71 @@ revient à calculer \subsection{Mouvement rectiligne uniformément accéléré} -Dans le cas du mouvement rectiligne d'un objet +Dans le cas du mouvement rectiligne d'un objet dont on le connaît que l'accélération, $a(t)$, on peut également écrire une équation différentielle +qui décrirait l'évolution de la position de l'objet en fonction du temps. En effet, l'accélération d'un objet est la deuxième dérivée +de la position, soit +\begin{equation} +x''(t)=a(t), +\end{equation} +ou encore la première dérivée de la vitesse. +\begin{align} +v'(t)&=a(t),\\ +x'(t)&=v(t). +\end{align} + +Par simplicité supposons que l'accélération est constante, $a(t)=a$. On doit donc résoudre\footnote{On cherche la fonction dont la deuxième dérivée est une constante, $a$.} +\begin{equation} +x''(t)=a, +\end{equation} +ou +\begin{align} +v'(t)&=a,\\ +x'(t)&=v(t).\label{eq_xpv} +\end{align} +Commen\c cons pas le système d'équations ci-dessus. On commence par résoudre +la première équation pour $v(t)$ et on a +\begin{equation} + v(t)=a\cdot t+C. +\end{equation} +En substituant ce résultat dans l'équation \eqref{eq_xpv}, on a +\begin{equation} + x'(t)=a\cdot t+C. +\end{equation} +On peut donc directement intégrer des deux côtés comme vu dans la sous-section précédente +\begin{align} + \int x'(t)\dd t&=\int a\cdot t+C\dd t,\nonumber\\ + x(t)&=\frac{a}{2}\cdot t^2+C\cdot t + D. +\end{align} +On a donc que la position d'un objet en mouvement rectiligne uniformément accéléré est donné par une +parabole. Cette équation ci-dessus néanmoins a encore deux constante indéterminées. Pour les déterminer, on doit donc imposer +deux conditions intiales. Une possibilité est d'imposer une condition initiale par équation +\begin{equation} + v(t_0)=v_0,\mbox{ et } x(t_0)=x_0. +\end{equation} +On obtient donc +\begin{equation} + v(t_0)=v_0=a\cdot t_0+C \Leftrightarrow C=v_0-a\cdot t_0, +\end{equation} +et +\begin{equation} + x(t_0)=x_0=\frac{a}{2}\cdot t_0^2+D \Leftrightarrow D=x_0-\frac{a}{2}\cdot t_0^2. +\end{equation} +Finalement la solution est donc +\begin{equation} + x(t)=\frac{a}{2}\cdot (t^2-t_0^2)+v_0\cdot (t-t_0)+x_0. +\end{equation} +\begin{remarque} +La solution de l'équation différentielle peut également se calculer de la façon suivante +\begin{equation} + x''(t)=av,\ x(t_0)=x_0,\ v(t_0)=v_0. +\end{equation} +revient à calculer +\begin{align*} + \int \int x''(t)\dd t\dd t=\int \int a \dd t\dd t,\\ + x(t)=\frac{a}{2}t^2+C\cdot t + D. +\end{align*} +\end{remarque} \subsection{Évolution d'une population}