A mon avis, tu as un problème de référentiel. Les équations que tu donnes conviennent peut-être dans un repère suivant le mobile, pas dans le repère cartésien de départ.
(et encore, je vois pas trop ce que vient faire ton r (c'est quoi d'ailleurs ?) à l'intérieur du sin, ça aurait un sens à l'extérieur éventuellement)
Et par dY(t), tu veux dire dY/dt ?
Si ni k ni V n'est constant, oublie la modélisation "simple". A moins d'écrire le mouvement sous forme d'intégrale