Un ressort à spires est attaché à son extrémité fixe
\(\text A\)
.
On attache un mobile à son autre extrémité
\(\text M\)
.
On admet que l’abscisse du point
\(\text M\)
sur la droite
\((\text{O},\vec{i})\)
vérifie l’équation différentielle du second ordre
\((E) : y'' + 9y = 8\sin(t)\)
, où
\(y\)
est une fonction du temps
\(t\)
(variable réelle positive).
1. Montrer que, pour tous réels
\(A\)
et
\(B\)
, la fonction
\(h\)
définie sur
\([0~;+\infty[\)
par
\(h(t)=A\cos(3t)+B\sin(3t)+\sin(t)\)
est solution
sur
\([0~;+\infty[\)
de
\((E)\)
.
2. On compresse le ressort, puis on le relâche.
On suppose qu’à l’instant
\(t = 0\)
,
le mobile passe en
\(\text O\)
avec une vitesse de
\(4\)
mètres par seconde.
Déterminer
\(A\)
et
\(B\)
pour que la fonction
\(h\)
définie ci-dessus soit la solution
sur
\([0~;+\infty[\)
de l’équation
\((E)\)
et qu'elle
vérifie les conditions initiales :
\(h(0) = 0\)
et
\(h'(0) = 4\)
.
3. On admet dans cette question que
\(\sin(3t) = -4\sin^3(t) + 3\sin(t)\)
.
a. Résoudre sur
\([0~;~2\pi]\)
l'équation
\(h(t)=0\)
.
b. En déduire les 4
premières valeurs de
\(t\)
pour lesquelles le mobile repasse par le point de départ
\(\text{O}\)
.
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