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Exo du jour · Physique · Lois de la dynamique en référentiel non galiléen

Dynamique en référentiel non galiléen : pendule dans un wagon

Énoncé

Un pendule de longueur ℓ\ell pend au plafond d'un wagon dont l'accélération horizontale constante vaut aa.

Quelle est sa position d'équilibre dans le wagon, et la période de ses petites oscillations autour d'elle ?

Wagon vu de côté, un pendule pend verticalement du plafond, une flèche horizontale vers l'avant indique l'accélération du wagon
Figure : Wagon d'accélération horizontale aa et pendule de longueur ℓ\ell

Les étapes clés

  1. Masse immobile dans le wagon : ∑F⃗=0⃗\sum \vec F = \vec 0
  2. Trois forces, avec γ\gamma l'accélération notée aa dans l'énoncé : mg⃗m\vec g, T⃗\vec T et l'inertie −mγ⃗-m\vec\gamma
  3. Projections : Tsin⁡θ−mγ=0T\sin\theta - m\gamma = 0 et Tcos⁡θ−mg=0T\cos\theta - mg = 0
  4. Quotient des deux équations : tan⁡θ=γg\tan\theta=\dfrac{\gamma}{g}, fil incliné vers l'arrière

Voir l'exo en vidéo ↗

Le corrigé détaillé

Le corrigé détaillé : accès Sup et Spé+

Chaque étape en formule, justifiée, avec le théorème du cours.

Essayer Sup et Spé+

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