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Niveau Reprise d'études-Ter
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Balance faussée

Posté par
parcko1
18-08-18 à 01:00

Une marchande de quatre saisons utilise une balance faussée, car les bras de levier B1 et B2 sont légèrement différents. Se voulant être équitable elle fait un double pesé et attribue la moyenne arithmétique des résultats. Le client est il volé malgré la bonne foi de la marchande?  Sinon comment devrait elle procéder

Quelqu'un peut il m'apporter une exploitation sur cet exercice  

malou > ***niveau modifié***

Posté par
malou Webmaster
re : Balance faussée 18-08-18 à 08:40

Sujet ancien- ne plus donner ce lien-merci
points 0 et 4

et puis s'il y a un croquis à joindre :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q05 - Puis-je insérer une image dans mon message ? Comment faire ? Quelle image est autorisée ?

Posté par
verdurin
re : Balance faussée 18-08-18 à 14:20

Bonjour parcko1.

Ton problème n'est pas vraiment du niveau collège.


Une modélisation possible.

B1 et B2 sont les longueurs respectives des bras de la balance.
On a une masse inconnue x que l'on équilibre avec une masse m1 connue placée dans le plateau 1 de la balance ( m1 est sur le plateau 1 et x sur sur le plateau 2 ) et avec une masse m2 sur le plateau 2.
On suppose que l'accélération de la pesanteur est constante.

On a alors le système
\begin{cases}x\times B_2=m_1\times B_1\\x\times B_1=m_2\times B_2\end{cases}

D'où x=m_1\times\frac{B_1}{B_2}  en utilisant la première équation.

En remplaçant x par cette valeur dans la seconde équation on peut déterminer \frac{B_1}{B_2} en fonction de m_1 et m_2.

Et en déduire la valeur de x en fonction de m_1 et m_2.

Il reste à comparer cette valeur à la moyenne de m_1 et m_2.

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 19-08-18 à 20:05

\begin{cases} & \text{ if } x × B2=m1×B1 \\ & \text{ if } x × B1=m2×B2 \end{cases}
x=m1×\frac{B1}{B2}

En portant x dans la seconde équation on a:m1×\frac{B1}{B2}×B1=m2×B2
\frac{B1}{B2}×B1=\frac{m2}{m1}×B2
\frac{B1}{B2}=\frac{m2}{m1}×\frac{B2}{B1}
X=m1×\frac{m2}{m1}×\frac{B2}{B1}


Mon problème, c'est que je ne peux plus continuer, car je ne sais pas comment la valeur de x a la moyenne de m1 et m2

Posté par
verdurin
re : Balance faussée 19-08-18 à 20:48

Bonsoir,

de \frac{B_1}{B_2}=\frac{m_2}{m_1}×\frac{B_2}{B_1}

on déduit \left(\frac{B_1}{B_2}\right)^2=\frac{m_2}{m_1}

puis \frac{B_1}{B_2}=\sqrt{\frac{m_2}{m_1}}

etc.

Posté par
geeegeee124
re : Balance faussée 19-08-18 à 21:20

Bonjour,

D'après un site  web:

La double pesée est une méthode de mesure de masses utilisée si, dans le cas d'une pesée par balance à fléau, les deux bras ne sont pas de longueur identique, la valeur trouvée dépend alors du côté où l'on a mis les masses de référence.
Grâce à cette méthode il devient alors possible de peser exactement à l'aide d'une balance fausse pourvu qu'elle soit sensible, c'est la double pesée de Borda, physicien français du XVIIIe siècle1,2.

Méthode simple
On met l'objet à peser sur un plateau, et on équilibre la balance avec une tare quelconque de l'autre côté (par exemple, un récipient avec du sable).
Ensuite, on retire l'objet à peser, et on équilibre à nouveau les plateaux en posant sur le plateau où était l'objet à peser les masses marquées.
La masse de l'objet est celle donnée par les masses marquées.

Posté par
geeegeee124
re : Balance faussée 19-08-18 à 21:24

Bonjour,

Méthode mathématique[modifier | modifier le code]
La balance permet de comparer 2 masses au travers de fonctions monotones de même variation. À l'équilibre, nous obtenons :
FonctionGauche(MasseGauche) = FonctionDroite(MasseDroite)
Le principe est d'effectuer deux pesées de la masse dont on veut connaître le poids, une fois sur le plateau de gauche, une fois sur le plateau de droite, en notant les valeurs des masses (considérées inexactes) obtenues:
M 1 et M 2  : la valeur exacte de la masse M  recherchée ainsi pesée s'obtient en calculant :
M=racine(M1*M2)

Posté par
Priam
re : Balance faussée 19-08-18 à 22:16

Reste à répondre à la question de l'énoncé : " Le client est-il volé ? "

Posté par
geeegeee124
re : Balance faussée 19-08-18 à 22:28

Bonjour,


(1/2)*(m1+m2)= racine(m1*m2) pour m1=m2=1 donc quand la balance fonctionne.
en comparant la moyenne arithmétique à la géométrique on pourra savoir quand le client est volé….

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 19-08-18 à 23:19

On trouve maintenant

X=m1×\sqrt{\frac{m2}{m1}}

Après, on va faire quoi???

Posté par
verdurin
re : Balance faussée 20-08-18 à 08:43

En simplifiant :

x=\dfrac{m_1\sqrt{m_2}}{\sqrt{m_1}}=\sqrt{m_1 m_2}

C'est le résultat donné par geeegeee124.

Il reste a comparer la moyenne géométrique \sqrt{m_1 m_2} et la moyenne arithmétique \frac12(m_1+m_2)

Comme ces deux nombres sont positifs, ils sont dans le même ordre que leurs carrés.

L'idée est donc d'étudier le signe de \frac14(m_1+m_2)^2-m_1 m_2.

On peut écrire

\frac14(m_1+m_2)^2-m_1 m_2=\dfrac{(m_1+m_2)^2-4m_1 m_2}4

Puis une utilisation basique des identités remarquables montre que ce nombre est toujours positif.

Et je te laisse conclure.

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 20-08-18 à 15:35

Excuse moi, mais je ne comprends pas comment vous avez trouvé la moyenne arithmétique\frac{1}{2}\left(m1+ m2 \right)

Et auusi la manière dont tu as simplifié.

Svp, aide moi a comprendre, c'est très important

Posté par
verdurin
re : Balance faussée 20-08-18 à 17:42

Pour la moyenne arithmétique.

Définition : la moyenne arithmétique de n nombres est égale à la somme de ces nombres divisée par n.
Comme ici on a deux nombres on divise par deux, ce qui revient à multiplier par un demi.
La moyenne arithmétique de m_1 et m_2 est donc :

\dfrac{m_1+m_2}2=\frac12 (m_1+m_2)

Pour la simplification.

\sqrt{\frac{m_2}{m_1}}=\frac{\sqrt{m_2}}{\sqrt{m_1}}   règle valable pour tous les nombres strictement positifs.

m_1\times \frac{\sqrt{m_2}}{\sqrt{m_1}}=\frac{m_1\sqrt{m_2}}{\sqrt{m_1}} multiplication de fractions

\frac{m_1\sqrt{m_2}}{\sqrt{m_1}}=\frac{\sqrt{m_1}\sqrt{m_1}\sqrt{m_2}}{\sqrt{m_1}}   car, comme m1 est positif, \color{blue}m_1=\sqrt{m_1}\sqrt{m_1}

\frac{\sqrt{m_1}\sqrt{m_1}\sqrt{m_2}}{\sqrt{m_1}}=\frac{\sqrt{m_1}\sqrt{m_2}}{1}   en simplifiant par \color{blue}\sqrt{m_1}

\sqrt{m_1}\sqrt{m_2}=\sqrt{m_1 m_2}  règle valable pour tous les nombres positifs.

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 21-08-18 à 03:56

Merci pour la moyenne arithmétique et la simplification

Mais j'ai un autre problème

\frac{m1^2-2m1m2+m2^2}{4}=0

Je ne sais pas comment continuer, je voudrais un peu d'aide et aussi pour la conclusion

Posté par
Camélia Correcteur
re : Balance faussée 21-08-18 à 14:43

Bonjour

Pense à une identité remarquable.

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 22-08-18 à 03:39

SOS

De l'aide pour continuer

Posté par
Razes
re : Balance faussée 22-08-18 à 14:03

Bonjour,
La masse juste qui doit comptée est J=\sqrt {m_1m_2}
La masse attribuée est A=\frac {m_1+m_2}{2}

Là différence est A-J=\frac {m_1+m_2}{2}-\sqrt {m_1m_2}=\frac 12 (m_1+m_2-2\sqrt {m_1m_2})=\frac 12 (\sqrt {m_1}-\sqrt {m_2})^2

Donc la masse attribuée A est plus grande que la réalité  (sauf le cas m_1=m_2 mais ceci correspond à des bras de mêmes longueurs). Donc, le client est toujours perdant.

Posté par
Razes
re : Balance faussée 22-08-18 à 14:04

Désolé, j'ai posté trop tôt.

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 23-08-18 à 17:10

parcko1parcko1parcko1

parcko1 @ 21-08-2018 à 03:56

Merci pour la moyenne arithmétique et la simplification

Mais j'ai un autre problème

\frac{m1^2-2m1m2+m2^2}{4}=0

Je ne sais pas comment continuer, je voudrais un peu d'aide et aussi pour la conclusion


Je ne sais pas quoi faire pour conclure, est ce qu'il n'est pas possible de trouver une valeur pour m1 erm2


Si on pouvait m'aider à comprendre très bien cet exo, j'attends vos explications détaillées

Posté par
Razes
re : Balance faussée 23-08-18 à 17:42

Bonjour,

parcko1 @ 19-08-2018 à 23:19

On trouve maintenant

X=m1×\sqrt{\frac{m2}{m1}}

Après, on va faire quoi???

Donc :
X=\sqrt{m_1m_2}
Tu enchaîne avec mon poste de 22-08-18 à 14:03

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 23-08-18 à 17:52

Razes @ 22-08-2018 à 14:03

Bonjour,
La masse juste qui doit comptée est J=\sqrt {m_1m_2}
La masse attribuée est A=\frac {m_1+m_2}{2}

Là différence est A-J=\frac {m_1+m_2}{2}-\sqrt {m_1m_2}=\frac 12 (m_1+m_2-2\sqrt {m_1m_2})=\frac 12 (\sqrt {m_1}-\sqrt {m_2})^2

Donc la masse attribuée A est plus grande que la réalité  (sauf le cas m_1=m_2 mais ceci correspond à des bras de mêmes longueurs). Donc, le client est toujours perdant.



Pourquoi il faut faire la différence?


Si tu pouvais reprendre au tout début, ce serait bien mieux pour moi

Posté par
verdurin
re : Balance faussée 23-08-18 à 22:50

On peut résumer ce qui a été fait.
La masse a déterminer que l'on nomme x est équilibrée par m_1 d'un côté et par m_2 de l'autre.

On a démontré que x=\sqrt{m_1 m_2}.

La marchande évalue la masse x par a=\frac{m_1+m_2}2.

La dernière question est alors de savoir si, étant donné m_1  et m_2  on a :
    -- x \ge a dans tous les cas ( le client est gagnant ),
    -- x \le a dans tous les cas ( le client est perdant ),
    -- l'ordre entre x et a  dépend des cas.

Pour répondre à cette question on ( Razes ) calcule a-x.

On a alors

a-x=\frac{m_1+m_2}2-\sqrt{m_1 m_2}
 \\ 
 \\ \phantom{a-x}=\frac{m_1+m_2-2\sqrt{m_1 m_2}}2

Or
m_1+m_2-2\sqrt{m_1 m_2}=\bigl(\sqrt{m_1}-\sqrt{m_2}\bigr)^2
et on sait que le carré d'un réel est toujours positif.

On a donc a-x\ge0 d'où x\le a.
Le client est perdant dans tous les cas.

Mais assez peu si m_1  et m_2 sont assez proches.

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 23-08-18 à 23:06

Maintenant je suis plus ou moins clair

Posté par
parcko1
re : Balance faussée 23-08-18 à 23:07

Merci!



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