Trajectoire d`un point soumis à une force de rappel élastique

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G.P.
Sujet colle mécanique du point
MÉCANIQUE
DU POINT CHAP
00
Trajectoire d'un point soumis à une force
de rappel élastique
 =−k 
Un point matériel M de masse m subit une force F
OM , O désignant un point fixe,
k est une constante positive.
z
y
O
x
r
θ
M
1. Montrer que la trajectoire est plane, dans un plan  à préciser.
2. Exprimer le moment cinétique  en O en fonction de C=r 2 ̇ et de m . En déduire une
propriété du mouvement.
3. Appliquer le théorème de l'énergie cinétique à M . Montrer que l'énergie mécanique E se
conserve.
4. Donner l'expression de E en fonction de r , ṙ , C , m et k .
5. Tracer la courbe donnant l'énergie potentielle effective en fonction de r et préciser les
coordonnées r C , E 0,C du point particulier.
6. Étant donnée l'énergie mécanique initiale E 0 montrer que le mouvement s'effectue, en
général, entre deux valeurs limites r min et r max dont on donnera l'expression.
7. En t=0 , OM =r 0 et la vitesse de M est orthogonale à 
OM et vaut v 0 . Déterminer
r
,
r
r
,
directement en partant du principe fondamental min max puis C E 0,C .
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