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Correction d'un exercice de physique ( énergie mécanique )
Bonjour,
J'aimerais savoir si quelqu'un pourrait me corriger cet exercice de physique sur l'énergie mécanique, l'énergie cinétique, l'énergie de position, et la vitesse.
En vous remerciant d'avance de toute l'aide que vous pourrez m'apporter et en vous souhaitant une très bonne journée.
Exercice n°3 :
On lâche une masse de 2kg à 10 m de sol. Déterminer son énergie mécanique Em, son énergie de position Ep, son énergie cinétique Ec et sa vitesse v quand elle est à 10 m du sol, 5 m du sol et quand elle le touche.
On complétera le tableau après avoir justifié les calculs.
Intensité de la pesanteur sur la Terre : g = 10 N.kg
1- Déterminer l'énergie mécanique ( Em ), l'énergie de position ( Ep ), et l'énergie cinétique ( Ec ), d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol.
a) Déterminer la vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol.
Je calcule la vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol.
Je sais que :
- Nous sommes en présence d'une masse lâchée à 10 m du sol.
- L'intensité de la pesanteur sur Terre est de 10 N.kg.
Or :
v^2 = 2 x g x h
Donc :
v^2 = 2 x g x h
= 2 x 10 x 10
= 200
v = racine carré de 200
= 10 racine carrée de 2
Conclusion :
La vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol est de 10 racine carré de 2 m/s.
b) Déterminer l'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol.
Je calcule l'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol.
Je sais que :
- Nous sommes en présence d'une masse de 2 kg.
- La vitesse de cette masse est de 10 racine carré de 2 m/s.
Or :
Ec = 1/2m x v^2
Donc :
Ec = 1/2m x v^2
= 1/2 x 2 x ( 10 racine carrée de 2 )^2
= 1 x 200
= 200
Conclusion :
L'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 10m du sol est de 200 J.
c) Déterminer l'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol.
Je calcule l'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol.
Je sais que :
- Nous somme en présence d'une masse de 2kg
- Cette dernière est lâchée à 10 m du sol.
- L'intensité de la pesanteur sur terre est de 10 N.kg
Or :
Ep = m x g x h
Donc :
Ep = m x g x h
= 2 x 10 x 10
= 200
Conclusion :
L'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 10m du sol est de 200 J.
d ) Déterminer l'énergie mécanique ( Em ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 10 m du sol.
Je calcule l'énergie mécanique d'une masse de 2kg que l'on lâche à 10 m du sol.
Je sais que :
-L'énergie de position de la masse est de 200 J.
- L'énergie cinétique de la masse est également de 200 J.
Or :
Em = Ec + Ep.
Donc :
Em = Ec + Ep.
= 200 + 200
= 400
Conclusion :
L'énergie mécanique d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 10 m du sol est donc de 400 J.
2- Déterminer l'énergie mécanique ( Em ), l'énergie de position ( Ep ), et l'énergie cinétique ( Ec ), d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol.
a) Déterminer la vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol.
Je calcule la vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol.
Je sais que :
- Nous sommes en présence d'une masse lâchée à 5 m du sol.
- L'intensité de la pesanteur sur Terre est de 10 N.kg.
Or :
v^2 = 2 x g x h
Donc :
v^2 = 2 x g x h
= 2 x 10 x 5
= 100
v = racine carré de 100
= 10
Conclusion :
La vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol est de 10 m/s.
b) Déterminer l'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol.
Je calcule l'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol.
Je sais que :
- Nous sommes en présence d'une masse de 2 kg.
- La vitesse de cette masse est de 10 m/s
Or :
Ec = 1/2m x v^2
Donc :
Ec = 1/2m x v^2
= 1/2 x 2 x 10 ^2
= 1 x 100
= 100
Conclusion :
L'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 5 m du sol est de 100 J.
c) Déterminer l'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol.
Je calcule l'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol.
Je sais que :
- Nous somme en présence d'une masse de 2kg
- Cette dernière est lâchée à 5 m du sol.
- L'intensité de la pesanteur sur terre est de 10 N.kg
Or :
Ep = m x g x h
Donc :
Ep = m x g x h
= 2 x 10 x 5
= 100
Conclusion :
L'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 10 m du sol est de 100 J.
d ) Déterminer l'énergie mécanique ( Em ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 5 m du sol.
Je calcule l'énergie mécanique d'une masse de 2kg que l'on lâche à 5 m du sol.
Je sais que :
-L'énergie de position de la masse est de 100 J.
- L'énergie cinétique de la masse est également de 100 J.
Or :
Em = Ec + Ep.
Donc :
Em = Ec + Ep.
= 100 + 100
= 200
Conclusion :
L'énergie mécanique d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 5 m du sol est donc de 200 J.
3- Déterminer l'énergie mécanique ( Em ), l'énergie de position ( Ep ), et l'énergie cinétique ( Ec ), d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol.
a) Déterminer la vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol.
Je calcule la vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol.
Je sais que :
- Nous sommes en présence d'une masse lâchée à 0 m du sol.
- L'intensité de la pesanteur sur Terre est de 10 N.kg.
Or :
v^2 = 2 x g x h
Donc :
v^2 = 2 x g x h
= 2 x 10 x 0
= 0
v = racine carré de 0
= 0
Conclusion :
La vitesse ( v ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol est de 0 m/s.
b) Déterminer l'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol.
Je calcule l'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol.
Je sais que :
- Nous sommes en présence d'une masse de 2 kg.
- La vitesse de cette masse est de 0 m/s.
Or :
Ec = 1/2m x v^2
Donc :
Ec = 1/2m x v^2
= 1/2 x 2 x 0
= 1 x 0
= 0
Conclusion :
L'énergie cinétique ( Ec ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 0 m du sol est de 0 J.
c) Déterminer l'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol.
Je calcule l'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol.
Je sais que :
- Nous somme en présence d'une masse de 2kg
- Cette dernière est lâchée à 0 m du sol.
- L'intensité de la pesanteur sur terre est de 10 N.kg
Or :
Ep = m x g x h
Donc :
Ep = m x g x h
= 2 x 10 x 0
= 0
Conclusion :
L'énergie de position ( Ep ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 0 m du sol est de 0 J.
d ) Déterminer l'énergie mécanique ( Em ) d'une masse de 2kg que l'on lâche à 0 m du sol.
Je calcule l'énergie mécanique d'une masse de 2kg que l'on lâche à 0 m du sol.
Je sais que :
-L'énergie de position de la masse est de 0 J.
- L'énergie cinétique de la masse est également de 0 J.
Or :
Em = Ec + Ep.
Donc :
Em = Ec + Ep.
= 0 + 0
= 0
Conclusion :
L'énergie mécanique d'une masse de 2 kg que l'on lâche à 0 m du sol est donc de 0 J.
4- Je complète le tableau présenté dans l'énoncé de l'exercice, grâce aux calculs effectuées précédemment.
Em Ep Ec v
10 m 400 200 200 10 racine carré de 2
5 m 200 100 100 10
0 m 0 0 0 0
Bonjour,
Je regarde juste votre tableau et je le trouve bizarre , au moins dans sa présentation .
Quand vous lâchez la masse à l'altitude + 10 m, sa vitesse est nulle ?
Et je mettrai les unités entre parenthèses pour Em, ..., etc .
Bonjour,
Tous d'abord merci d'avoir pris le temps de me répondre. Ensuite en ce qui concerne le tableau quand je lâche la masse de 2kg à 10 m, sa vitesse est de 10 racine carré de 2, quand je la lâche à 0 m, sa vitesse est nulle. Et pour ce qui est de la présentation , vous marquez un point, cette dernière est à amélioré, je vais donc suivre votre conseille de mettre les unités entre parenthèses. Sinon avez vous jetez un oeil au reste de l'exercice, et si oui pouvez vous me dire ce que vous en pensez .
Non, le problème vous dit que vous lâchez une masse à l'altitude +10m par rapport à l'altitude Zéro .
Donc, quand vous lâchez la masse , elle a une vitesse nulle , car vous la lâchez sans élan , vous ouvrez la main seulement .
Et pour les calculs à l'altitude Zéro , il faut donner les résultats juste avant de toucher le sol
ou bien imaginer que l'axe vertical continue vers le bas , car personne n'a dit qu'il y avait un sol .
Par exemple, on imagine la manip entre le 10ème et le 5ème étage d'un immeuble .
J'ai votre tableau tout prêt à corriger .
Bonjour,
Merci de m'avoir une nouvelle fois fournis une réponse, mais je ne comprend pas ce que vous voulez dire.
1ère ligne : altitude 10m vitesse de la masse 000 m/s ZERO !
La masse va de haut en bas et 0m , c'est le sol .
Pour le reste , on parle bien du sol , donc oubliez l'immeuble " calculs juste avant de toucher le sol " .
Je ne comprend toujours pas ce que vous voulez dire, on me demande de calculer la vitesse d'une masse de 2kg qui se trouve à 10 m du sol donc :
v^2 = 2 x g x h
= 2 x 10 x 10
= 200
v = racine carrée de 200
= 10 racine carrée de 2
La vitesse v d'un objet que l'on lâche à 10 mètres du sol et donc de 10 racine carré de 2 m/s et non 0 m/s qui est la vitesse d'un objet que l'on lâche à 0 m, c'est à dire qui touche le sol, que l'on ne lâche pour ainsi dire pas.
Non, une dernière fois , vous lâchez avec une vitesse NULLE une masse de 2 kg : que puis je dire de plus ?
Recopiez SVP , les 10 premiers mots de l'énoncé .
Inversement , comment , une masse qui tombe peut arriver près du sol avec une vitesse nulle ? (Dernière ligne de votre tableau) .
Excusez moi mais il n'est indiqué nulle part dans l'énoncé de mon exercice que l'on lâche une masse de 2 kg A VITESSE NULLE.
Voici l'énoncé de mon exercice :
On lâche une masse de 2 kg à 10 m de sol. Déterminer son énergie mécanique Em, son énergie de position Ep, son énergie cinétique Ec, et sa vitesse v quand elle est à 10 m du sol, 5 m du sol et quand elle le touche.
Excusez moi mais ou voyez vous dans cette énoncé que la vitesse est nulle
Alors expliquez moi pourquoi vous avez choisi de lui donner arbitrairement la vitesse de 14 m/s ? Et pourquoi pas 100 m/s ???
C'est implicite que ce soit à vitesse nulle, sinon, on doit vous donner la vitesse initiale .
Ici, il n'y a pas de vitesse initiale vers le bas sinon tous vos calculs sont faux .
Si déjà vous partez à 14 m/s , vous CONTINUEZ D'ACCELERER dans la chute libre ...
Comment pouvez vous arriver au sol à 0 m/s ????
La masse ACCELERE en descendant sur notre TERRE !
Excusez moi mais on me dit de CALCULER LA VITESSE de la masse lorsqu'elle est lâché à 10 m du sol, 5 m du sol, et quand elle le touche , pourquoi me direz t'on de calculer la vitesse si cette dernière était nulle.
De plus le choix de 10 racine carrée de 2 en vitesse lorsque la masse est lâché à 10 m du sol n'est pas comme vous le dite arbitraire elle s'appuie sur la formule suivante :
v^2 = 2 *g*h
Et pour finir si vous n'êtes pas d'accord avec ma résolution de l'exercice, fournissait moi la votre, avec justification et explication, puisque visiblement nous ne somme pas sur la même longueur d'onde .
De plus on me dit de calculer la vitesse de la masse QUAND ELLE EST A 10 M DU SOL par exemple, est donc la vitesse initiale, pas la vitesse lors de la chute.
Mais pourquoi ça, donner moi votre propre résolution de mon exercice ainsi peut être que je pourrait le comprendre, vu qu'il y a visiblement un problème quelque part.
Je ne livre pas les exercices tout cuits - et vous , ce n'est pas ce que vous attendez .
Nous ne sommes pas d'accord sur l'énoncé .
Vous tenez une masse immobile ; vous la lâchez : comment peut elle avoir une vitesse initiale ?
Et comment peut elle arriver près du sol à vitesse nulle ?
C'est simplement impossible dans notre monde .
Oui, effectivement je me suis un peu renseigné pour m'ouvrir à votre point de vue sur l'exercice est effectivement la vitesse d'un corps en chute libre augmente au cours de la chute donc elle ne peut toucher le sol à 0 m/s. Ensuite pour ce qui est de la vitesse initiale si je lâche immédiatement un corps sa vitesse ne peut être de 14 m/ s puisque je viens de le lâcher. Donc si je suis votre raisonnement que je viens en fin de comprendre ( pardonnez moi pour le temps que ça m'a pris ) la vitesse de la masse de 2kg serait de 0 m/s quelle soit à 10 m, 5 m ou 0m du sol . Mais dans ce cas là comment puis je calculer l'énergie cinétique ( elle sera toujours de 0 ) ou alors l'énergie de position se transforme en énergie cinétique au cours de la chute, et donc l'énergie de position et l'énergie de cinétique sont toute deux les mêmes et l'énergie mécanique est la sommes de ces deux nombres ( Ep + Ec ).
Vous avez su faire tous les calculs , repartez à 0 dans votre tableau et dans votre raisonnement ;
je commencerai à remplir la colonne des vitesses ...QUE VOUS SAVEZ calculer !
Vous savez à quel point Ep est maximum ...
Vous savez calculer Ec ...
C'est un simple problème de chute libre d'une masse de 2 kg sur une hauteur de 10 m , sans vitesse initiale .
Vous savez remplir ce tableau correctement maintenant que " vous visualisez " l'expérience correcte .
J'ai corrigé le tableau, voilà ce que cela donne :
( Em ) ( Ep ) ( Ec ) ( v )
( 10 m ) 400 200 200 0
( 5 m ) 200 100 100 0
( 0 m ) 0 0 0 0
J'espère que cette fois ce dernier est correct.
Ensuite je voudrais vous remercier de toute l'attention que vous avez porté a mon exercice et de votre grande patiente , vous avez pris le temps de répondre à chacune de mes questions, et à me guider pas à pas vers une compréhension optimale de l'expérience, et je vous en suis infiniment reconnaissante. Encore une fois merci pour tout le temps que vous m'avez accordé et bonne soirée à vous.
Dans la chute libre vous avez un mouvement uniformément accéléré dont l'accélération vaut ... .
Si v=0 à 0m ( au sol ) et v=0 à +5m , la masse n'a parcouru aucun chemin : elle est restée immobile à +10m avec v=0 !
Un mobile sans vitesse ne parcourt aucun chemin
Et si v=0 , comment Ec peut il être différent de 0 , puisque Ec = 1/2 de ....
Un mobile sans vitesse ne peut pas avoir d'énergie cinétique
Demain sera un autre jour et tout ira mieux .
Je suis légèrement désespérer comment vais je pouvoir calculer ma vitesse. Ou alors j'applique ma formule ( v = 2 x g x h ) à 5 mètres du sol et dans ce cas la vitesse et de 10 m/s mais je ne l'applique pas à 10 mètres mais où est la différence entre 5 est 10, et puis si la vitesse est nulle à 10 mètres , il n'y aura pas d'énergie cinétique. J'ai passer toute l'après midi sur cette exercice et je suis encore totalement perdu et n'ai qu'une envie tous jeter par la fenêtre, et après tout peut être devrais je abandonner.
Re,
L' altitude +10m , c'est l'origine , le point zéro de votre problème , qui ensuite se déroule en allant vers le sol .
la masse est immobile à +10m , v=0 et évidemment Ec est nulle à +10m ; Oui, Ec est nulle à +10 m , car v=0 .
Ensuite , vous lâchez cette masse , elle accélére et prend de plus en plus de vitesse , vous savez calculer la vitesse au point de passage +5m ,qui correspond à une distance parcourue de 5 m .
Puis, vous savez calculer la vitesse près du point zéro, près du sol qui correspond une la distance parcourue de 10 m .
Vous avez déjà fait tous ces calculs , et justes en plus . Seulement, vous ne visualisez pas l'exercice .
Ouvrez la fenêtre chez vous et lâchez une bille , c'est exactement cela ; vous la lâchez immobile de +10m et elle descend vers le sol , appelé point 0m de votre problème en accélérant et avec une vitesse de + en + grande .
Et notez bien que le problème pourrait se situer entre + 110m et +100m , qui sont seulement des repères arbitraires en altitude ,
et ce serait exactement le même problème , car vous traiteriez 10m de chute libre , comme dans cet exercice .
Ou encore , le problème pourrait se situer dans un puits entre le point zéro , le sol, et la cote -10m vers le fond du puits .
Je vois bien que c'est ce repérage en altitude qui vous gêne .
En fait , vous confondez repères en altitude avec distances parcourues .
Quand la masse est à +10 m , elle n'a parcouru aucun chemin, elle n'a aucune vitesse : elle est toujours dans votre main .
Bonjour,
Une nouvelle fois,un grand merci pour vos nombreuses explications qui m'on enfin permis de comprendre mon exercice dans son intégralité. Je pense que comme vous l'avais indiqué, je confondais effectivement, repères en altitude et distances parcourues,j'ai donc une nouvelle fois corrigé mon tableau :
( Em ) ( Ep ) ( Ec ) ( v )
( 10 m ) 200 200 0 0
( 5 m ) 200 100 100 10
( 0 m ) 0 0 0 0
Je pense que cette fois est la bonne, et que nos efforts en enfin payées.
Bonjour ,
Encore un effort ! la vitesse d'arrivée au sol , on n'étudie pas le choc , c'est la vitesse au bout de 10 m de chute libre .
On vous demande juste avant de toucher le sol , 0.00001 mm avant , vous l'aviez déjà calculé ,c'est 14.1 m/s ...
Ne me dites pas que ce n'est pas écrit de cette façon , c'est l'esprit du problème , on vous demande d'étudier 10 m de chute libre .
On verra un résultat à se rappeler en conclusion .
Pour la présentation du tableau , ce sont les unités qui seraient bien en parenthèses , en 1 ère ligne ...
Vous avez raison, lorsque la masse de 2kg arrive au sol elle a déjà effectué 10 m de chute libre, donc :
( Em ) ( Ep ) ( Ec ) ( v )
10 m 200 200 0 0
5 m 200 100 100 10
0 m 200 0 200 10 racine carré de 2
C'est bon ;
Donc, Em reste constante au cours de la chute , quand Ep diminue selon l'altitude - ce qui est bien normal -,
Ec augmente de la même quantité . Cette propriété peut servir à résoudre d'autres problèmes .
Donc, votre tableau est en m , m/s, et J .
A bientôt .
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