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Niveau première
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Exercice 1

Posté par
Qwertyzi
17-05-15 à 20:30

Bonjours,

J'ai quelques exo à faire en physique, voici l'énoncé du premier :

Lors d'une compétition, une athlète lance un poids de masse m = 4 kg à la vitesse de 10 m.s^1

1) Calculer l'énergie cinétique communiqué au poids au moment du lancer

2) Comment cette énergie est elle absorbée au moment de l'impact avec le sol ?

Voici mes réponses :

1)

Ec = 1/2 * 4 * 10 = 20 J

2) Aucune idée, je pense qu'elle a été absorbée par un principe de transfert ?

Posté par
prbebo
exercice 1 17-05-15 à 22:09

Bonsoir Qwertyzi,

l'expression de l'énergie cinétique, c'est Ec = (1/2).mv2. Tu as oublié d'élever v au carré. 20 Joules, ce n'est pas beaucoup, surtout pour lancer une masse de 4 kg à la vitesse de 36 km.heure-1...

La question 2 est ambigüe : tant qu'on ne précise pas la nature du sol, on peut répondre un peu ce que l'on veut. Si le sol est une surface très dure, donc indéformable, le poids va surtout rebondir, avec une vitesse dont la norme sera égale à celle qu'il avait juste avant l'impact. A l'inverse, si le sol est malléable (sable par exemple), le poids va s'enfoncer dedans et ne rebondira pas. Toutes les situations intermédiaires peuvent se rencontrer : dans une compétition d'athlétisme, les lanceurs de poids sont devant une pelouse ; à la fin du lancer, le poids effectue plusieurs rebonds d'amplitude décroissante, avant de s'immobiliser. L'énergie que possédait ce poids avant l'impact avec le sol s'est partagée en deux parts : une fraction plus ou moins importante a servi à déformer la surface (par écrasement) et donc à l'échauffer. Tu as raison, il y a eu transfert du poids vers le sol. Ce qui reste sert à faire rebondir le poids.

Pour en savoir plus : le quotient de l'énergie cinétique restant après le choc par l'énergie cinétique que possédant le poids avant l'impact s'appelle "coefficient de restitution", voir ici (clique sur la maison) . Plus il est faible et plus le sol a absorbé de l'énergie (on parle de choc mou). Lorsqu'il est proche de l'unité, c'est que le sol ne s'est pratiquement pas déformé : on parle alors de "choc élastique".

Posté par
Qwertyzi
re : Exercice 1 19-05-15 à 14:25

Hey!


Merci pour ta réponse, en effet, j'ai complètement oublié de mettre la vitesse au carré, chose que je n'oublierais pas au ds

Posté par
prbebo
Exercice 1 19-05-15 à 15:46

Bonjour Qwertyzi,

" chose que je n'oublierais pas au ds" : je l'espère pour toi, car dans la liste des erreurs fatales, celle-ci figure en bonne place...

Pour te faire pardonner, je te condamne à regarder ce clip vidéo :
Il s'agit d'une boule de billard tombant de plusieurs hauteurs différentes dans un bac de sable. On voit bien que l'absorption par le sable de l'énergie cinétique acquise par la boule se traduit, bien évidemment, par une emprunte de plus en plus profonde. Nous avons choisi du sable car, s'il est sec, il est suffisamment déformable pour absorber à chaque fois (du moins dans les conditions de notre expérience) la totalité de l'énergie apportée par la boule : c'est pourquoi celle-ci ne rebondit pas. Avec un matériau moins mou, on aurait obtenu un rebond plus ou moins haut.

Et, comme je sens que cela t'intéresse, voici une autre vidéo illustrant un choc élastique : . Dans ce cas on parle de transfert de quantité de mouvement d'un solide à un autre, au moment du choc. Lorsque le solide percuteur a perdu toute sa quantité de mouvement, eh bien il s'arrête (voir les boules du pendule de Newton).
La quantité de mouvement est un vecteur noté p (lettre en gras pour vecteur) dont la définition est p = mv. A un coefficient multiplicatif près (la masse) il a toutes les propriétés du vecteur vitesse. (Plus d'autres que tu étudieras en terminale S, car il n'est pas au programme de première).

NB : Les deux vidéos ci-dessus, ainsi que les 240 autres, et les fiches pédagogiques qui les accompagnent, ont été réalisées au service d'enseignement multimedia de L'université Lille-1, par deux enseignants en retraite, un collègue et moi-même (voir générique de fin), aidés par un ingénieur vidéaste et un préparateur. Elles représentent un travail considérable  surtout pour une petite équipe de quatre personnes, et ont été plusieurs fois récompensées. C'est pourquoi, si tu peux faire un peu de pub en communiquant l'adresse web de notre site à des camarades de classe ou à ton enseignant, ça nous fera plaisir.

Bonne fin d'année et bon courage pour la suite de ton cursus.

B.B.

autre NB : ce pas moi qui figure sur la vidéo "hauteur de chute".



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