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un petit problème avec l’énergie potentielle élastique

Posté par
humble123
02-06-14 à 11:42

salut les gens , j'espère que vous allez bien
j'ai un petit problème avec l'énergie potentielle élastique
si l'axe est orienté vers le haut, et en prenant la position d'équilibre étant l'origine , comme indiqué en image , l'expression de l'énergie sera quoi ?
merci

un petit problème avec l’énergie potentielle élastique

Posté par
alban
re : un petit problème avec l’énergie potentielle élastique 02-06-14 à 13:57

Quand vous déplacez la masse vers le haut (\Delta z > 0 donc, ou z croissant, avec le choix d'axe du dessin), l'énergie potentielle de pesanteur augmente-t-elle bien diminue-t-elle ?

Posté par
alban
re : un petit problème avec l’énergie potentielle élastique 02-06-14 à 16:23

Bien sur, j'ai répondu à côté...

Pareil : quand la masse descend, que fait l'énergie potentielle élastique (de la masse) ? Quelle est sa relation avec la force subie par la masse ?

Posté par
humble123
re : un petit problème avec l’énergie potentielle élastique 02-06-14 à 19:30

Merci alban pour la reponse , donc l'expression sera 0.5k(z-z)²ou  0.5k(z+z)² ?

Posté par
alban
re : un petit problème avec l’énergie potentielle élastique 04-06-14 à 08:10

Il faudrait préciser vos notation....
Je suppose que z est l'ordonnée de la masse.
Mais que représente \Delta z ?

Posté par
J-P
re : un petit problème avec l’énergie potentielle élastique 04-06-14 à 10:10

Allongement du ressort en position de repos de la masse : Delta L = mg/k

Energie élastique du ressort en cette position : Ee0 = (1/2).k.(Delta L)² = (1/2).k.(mg/k)²
---
Si G est déplacé à l'ordonnée z, l'allongement du ressort est Delta L' = mg/k - z
Energie élastique du ressort en cette position :
Ee(z) = (1/2).k.(Delta L')² = (1/2).k.(mg/k - z)²

Si on choisit le niveau de O pour les énergies potentielles de pesanteur nulles, alors, l'énergie potentielle de pesanteur de l'objet de masse m est :
Epp(z) = mgz

L'énergie potentielle de l'ensemble du système ressort plus masse est alors :
Ep(z) = mgz + (1/2).k.(mg/k - z)²

... en considérant la masse du ressort comme négligeable devant la masse de l'objet suspendu au ressort.
---

Non demandé :

Si on écarte verticalement la masse de sa position d'équilibre et qu'on la lache avec ou sans vitesse initiale (verticale), alors :

Hors frottement, il y a conservation de l'énergie mécanique de l'ensemble ressort - masse et on peut écrire :

Ep + Ecinétique = constante

mgz + (1/2).k.(mg/k - z)² + (1/2).m.v² = constante (avec v : dz/dt)

et en dérivant par rapport au temps :

mg dz/dt - k.(mg/k - z). dz/dt + m.v.dv/dt = 0

mg - k.(mg/k - z) + m.dv/dt = 0

kz + m.dv/dt = 0

m d²z/dt² + k.z = 0

C'est l'équation différentielle qui permet de déduire z(t) ... en connaissant les conditions initiales, soit donc les valeurs de z(0) et de v(0)
-----
Sauf distraction.  

Posté par
alban
re : un petit problème avec l’énergie potentielle élastique 04-06-14 à 14:09

Vivement la retraite que j'ai le temps de faire des posts de 3 km

Posté par
humble123
re : un petit problème avec l’énergie potentielle élastique 04-06-14 à 19:53

Merci énormément J-P , si on tire le ressort vers le bas son allongement restera tjrs  mg/k - z ? non mg/k + z ? donc si on tire vers la direction de l'axe z est  positive sinon c'est négative ? merci encore



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