Examen 2014

Boule sur un bras tournant


Boule sur bras tournant — frottement visqueux, amortissement et chute limite

Une boule est fixée au bout d un bras qui coulisse le long d une barre verticale. Le mouvement se fait dans une table des directions verticale et azimutale. Le frottement est visqueux en régime laminaire avec un temps d amortissement $\tau$. Selon la hauteur la vitesse décroît vers la vitesse limite dirigée vers le bas. Selon l azimut la rotation est amortie de façon exponentielle dans le temps. La pesanteur agit seulement sur la composante verticale du mouvement. Le bras a une longueur fixe et ne porte pas d inertie mécanique propre. La vitesse tangentielle diminue et tend vers zéro quand le temps augmente. La position verticale décroît de plus en plus lentement jusqu au régime établi. Au bout d un long temps la vitesse se stabilise vers la chute limite égale à g fois $\tau$.
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