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Travail, Energie, Puissance

Posté par
Superbat09_
12-04-15 à 23:37

Bonsoir,

J'ai essayé de réaliser cet exercice afin de m'entrainer pour un examen mais malheureusement malgré le cours je n'y arrive pas... le voici:


Une adepte du saut à l'élastique d'une masse de 60 kg se trouve sur un pont à 30 m au-dessus du niveau d'une rivière. (Voir figure) L'élastique a une longueur naturelle L = 7,5 m et obéit à la loi de Hooke, sa constante de rappel est de 120 N/m. (g = 10 m/s2) a) Quelle sera la longueur d dont l'élastique sera allongé au point le plus bas de la trajectoire ? b) Quelle sera la hauteur de ses pieds au-dessus de l'eau à cet endroit ? Remarque : Pour résoudre ce problème, on assimile la sauteuse à une masse ponctuelle et on négligera le frottement dans l'air.


Je connais la Loi d'hooke et celle de l'énergie Potentiel mais je ne vois pas comment je pourrais les réunir pour trouver les hauteurs demandé...

Merci de votre aide

Posté par
Coll Moderateur
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 07:47

Bonjour,

Quelle est l'énergie cinétique de cette adepte quand elle est immobile sur le pont, avant de sauter ?
Quelle est son énergie cinétique au point le plus bas, quand elle termine sa descente et avant que l'élastique ne la fasse remonter ?

Quelle est donc la valeur de la variation d'énergie mécanique entre ces deux positions ?

Cette énergie se retrouve à cet instant (celui où la sauteuse est au point le plus bas) sous forme d'énergie potentielle élastique de l'élastique.

m = 60 kg
g 10 m.s-2
L = 7,5 m
d : l'inconnue (en mètres)

Variation d'énergie mécanique = ... en joules
Énergie potentielle élastique = ... en joules

Une équation du second degré à résoudre (une seule racine est physiquement acceptable ; les racines ont des valeurs bien "entières")

Posté par
Superbat09_
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 10:28

Merci pour la réponse de cet manière l'exercice est réalisable est réalisable mais je ne connais pas la vitesse de l'adepte.

Donc même en sachant que l'adepte n'a pas de vitesse à V(0), je ne peux pas calculer la variation de l'Ec .

Posté par
Coll Moderateur
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 11:55

En es-tu sûr(e) ?

Quelle est selon toi la vitesse à l'instant où cesse la descente et où va commencer la remontée (c'est-à-dire à l'instant où la sauteuse est au plus bas) ?

Posté par
Superbat09_
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 13:13

Je dois vraiment être aveugle mais je ne vois pas ^^ ceci étant dit je veux comprendre !

Si je pars sur la loi de conservation de l'énergie mécanique je peux déduire que :

Variation Ep = Variation Ec or à l'instant initiale et finale l'Ec est nul car l'adepte est immobile.

Mais après je ne vois pas ce qu'il faut faire et je me demande toujours à quoi va me servir la loi d'hooke.

Merci pour votre patience ...

Posté par
Coll Moderateur
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 15:30

Eh bien voilà un premier pas.

Tout en haut et tout en bas, dans les deux cas la vitesse est nulle.
Donc en ces deux positions l'énergie cinétique est nulle également. Ou encore, entre ces deux positions la variation de cette énergie cinétique est nulle.

Tu peux donc écrire maintenant (littéralement) l'expression de la variation d'énergie potentielle de pesanteur du système Terre-sauteuse entre ces deux mêmes positions.

Posté par
Superbat09_
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 15:51

Ec = Ep

comme à l'instant initiale et finale la vitesse est nul on a :

Ep = 0

Soit, m.g.H = m.g.(L+d)

suis je sur le bon chemin ?

Posté par
J-P
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 16:24

Et l'énergie élastique, elle est où ?

Posté par
Superbat09_
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 17:20

Je comprend pas comment on peut faire intervenir l'énergie élastique dans la loi conservation...

mais ça donnerai cela alors ?

m.g.h = m.g.(L+d) + 1/2 kd2

Posté par
Coll Moderateur
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 19:22

Bonjour J-P

Superbat09_ >>
Ton message de 15 h 51 me laisse dans une grande perplexité. Comprends-tu ce que tu fais ?

La variation d'énergie cinétique est nulle, oui. Donc Ec = 0

Mais la variation d'énergie potentielle de pesanteur du système Terre-sauteuse n'est pas du tout nulle.

Qu'as-tu écrit ensuite ?

Epp = m.g.z
et comme z = L + d
on peut écrire Epp = m.g.(L + d)
_________

La variation d'énergie mécanique Em = Ec + Epp
donc
Em = m.g.(L+d)
_________

Cette énergie mécanique est stockée dans l'élastique tendu.
et donc
la variation d'énergie mécanique est égale à l'énergie potentielle élastique

m.g.(L + d) = (1/2).k.d2

équation facile à résoudre...

Posté par
J-P
re : Travail, Energie, Puissance 13-04-15 à 19:33

Salut Coll.

Posté par
Superbat09_
re : Travail, Energie, Puissance 14-04-15 à 11:24

Je pensé savoir ce que je faisais mais le fait d'écrire que l'énergie mécanique est stockée dans l'élastique tendu et donc la variation d'énergie mécanique est égale à l'énergie potentielle élastique, m'a fait comprendre.

Merci beaucoup !

Posté par
Coll Moderateur
re : Travail, Energie, Puissance 14-04-15 à 12:07

Pour ma part, je t'en prie.
À une prochaine fois !



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