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énergie cinétique
Un pendule simple est constitué d'un fil inextensible de longueur l=60cm et de masse négligeable au bout duquel est accroché une masse ponctuelle m=100g. Le fil peut tourner sans frottements autour d'un axe horizontal. Sa position est repérée par l'angle 
0 qu'il fait avec la verticale. La masse est écartée d'un angle de 30° puis lâchée sans vitesse initiale.
Bonjour cet exercice m'a été donné vendredi par ma prof mais sans cours, je vous demande de bien vouloir m'aider car je ne comprend vraiment rien, ceci est pour demain, je vous remercie beaucoup...
1) Quelles sont les forces qui s'exercent sur la masse m ? Les représenter sur le schéma.
2) Pour une position quelconque repérée par donner:
a)l'expression de l'énergie cinétique de la masse.
b)l'expression de l'énergie potentielle.
c)l'expression de l'énergie mécanique.
3) Que peut-on dire du travail de la force exercée par le fil sur la masse? Justifier.
4) Que peut-on dire de l'énergie mécanique au cours du mouvement? Justifier.
5) Déterminer la vitesse de la masse lorsque le fil est vertical.
6) Quelle est l'angle m de remontée de la masse ? MERCI.
Bonjour melanie280509,
Afin de sentir physiquement les forces en jeu, je vous suggère de réaliser le montage du schéma.
Initialement le pendule est au repos en position verticale.
Ce pendule à une masse, et il est soumis à la pesanteur (son poids) : vecteur(p)=m*vecteur(g). On négligera le poids du fil. Le vecteur(p) est dirigé verticalement, du haut vers le bas.
Petit exercice: Imaginons de couper le fil et de vouloir maintenir le tout dans la même position, un doigt au dessus de la coupure, et un doigt en dessous. Afin de maintenir le pendule à sa place, le doigt de dessous va faire un effort. Une force F apparaît, elle est de bas en haut, et est exactement égale au poids p. Cette force est appelée tension du fil (notation vecteur(T)).
Pour l'amener à faire un angle téta ( Ɵ) il vous faudra exercer un effort, donc une force vers la gauche (cf schéma) (oui/non?).
Arriver à sa position d'équilibre, le pendule (désigné par moi système) est à l'arrêt.
Rappel:
Pour qu'un système soit à l'arrêt il faut et il suffit que la somme des vecteurs forces soit nulle.
Au cours de cet essai, nous avons identifier 3 forces vecteur(T), vecteur(p) et celle nécessaire au déplacement du pendule vers la gauche (vecteur(Ft) avec t pour traction).
Cette force est tellement vraie, que si l'on relâche son effort, le pendule se mettra en mouvement vers la droite. Ceci indique clairement que le pendule avait accumulé de l'énergie potentielle Ep. (Elle se libère dès que l'effort de maintien disparaît). Ep=m*g*h.
Le pendule prend alors de la vitesse, donc accumule de l'énergie liée à cette vitesse: l'énergie cinétique. Ec=1/2*m*v2.
Je vous laisse réfléchir sur le théorème de conservation des énergies.
Courage.
phj69
Bonjour
1) il y a 2 forces qui s'exercent dont une que l'on retrouve dans tous les exos. Lesquelles? Comment les trace-t-on?
2.a) Comment s'écrit en général l'énergie cinétique?
b) Comment s'écrit en général l'énergie potentielle?
phj69 : on ne prends jamais en compte la force qui sert à amener le pendule dans sa position avec un angle !! Le bilan des forces n'a lieu qu'au moment où on lache le pendule => 2 forces uniquement
pas d'accord?
zG avec G le centre de gravité de la balle.
2a) ok
b) que vaut zG en fonction de et de la longueur l du pendule ? (regarde le tringle rectangle => tu obtiens le projeté du fil sur l'axe Oz et tu n'as plus qu'à déduire z)
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