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les energies

Posté par
chtimomo
25-03-09 à 14:34

Bonjour à tous les forumeurs,

J'ai un problème de physique à faire sur les energies mais je bloque dès la premiere question.
Si vous avez une piste, je suis preneur ^^.

Voila le problème:

Un marteau-pilon a une masse de m=2.0t et tombe d'une hauteur h=3.0 m sur un objet en aluminium de masse m'=20kg.
Sa vitesse initiale est nulle.
Les frottements sont négligés lors de la chute.
L'augmentation de la température de l'objet lors du choc est noté £
Données : la capacité thermique massique de l'aluminium est c=904 J/kg . °C .
Les questions : -

a. Exprimer la variation d'énergie thermique de l'objet en fonction de m', c et £

b. Calculez le travail du poids du marteau-pilon au cours de sa chute.

c. Calculer l'énergie cinétique du poids du marteau-pilon juste avant le choc avec l'objet en aluminium.

d. En supposant que l'énergie cinétique du marteau-pilon est intégralement transformée, lors du choc, en énergie thermique dans l'objet, calculez £

e. Au cours de l'opération, une partie du système {marteau-pilon+objet} a changé de nature. Expliquer.


J'ai besoin de votre aide pour la question a)

Merci d'avance à tous

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 14:39

Pour la question b)

Le travail du poids est:
Wp(AB)= 2.0x10^3x9.81x3
                 = 58 860 J ou 58.9 KJ.

Vous êtes d'accord ?

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 14:53

Bonjour,

D'accord pour la réponse à la première question.

Mais attention à l'écriture des unités et des préfixes et à leurs symboles

58 860 joules = 58 860 J 58,9 kilojoules = 58,9 kJ

le symbole du préfixe kilo- est k minuscule.
_______________

Première question :
Si tu réfléchis au symbole de la capacité thermique massique c en J.kg-1.°C-1
tu sais écrire (à un éventuel coefficient près) la relation entre
E la variation de l'énergie thermique
m la masse de l'objet dont la température change
c la capacité thermique massique de cet objet
la variation de température

Qu'en penses-tu ?

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 15:00

Merci pour ta réponse:

E= mc

Est ce que c'est ça ?

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 15:10

Oui !

E = m.c.

regarde les unités :
E en joules (J)
m en kilogrammes (kg)
c en joules par kilogramme et par degré (J.kg-1.°C-1)
en degrés (Celsius ou absolus) (°C)

et l'on a bien
J = kg J.kg-1.°C-1 °C

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 15:14

Merci beaucoup

Pour la question: c. Calculer l'énergie cinétique du marteau-pilon juste avant le choc avec l'objet en aluminium.

Il faut faire le théoreme de l'energie cinétique:
Ec= 1/2.m.v²

Mais on a pas la vitesse, as tu une piste ?

Encore merci d'avance

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 15:17

Quand le marteau est en position haute, juste avant son départ, quelle est son énergie cinétique ?

Juste avant de frapper le bloc d'aluminium le marteau a de l'énergie cinétique ; que dit le théorème de l'énergie cinétique ?

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 15:25

En position de départ donc quand le marteau aune vitesse initiale nulle,son energie cinétique est nulle.

Ec=WABF

L'energie cinétique est à son maximum juste avant de toucher le sol et l'energie potentielle est à son maximum quand le marteau est en haut.

Ca voudrait dire que Ec= Ep

Enfin l'energie cinétique juste avant de toucher l'objet serait égale à l'energie potentielle de départ.

Je me trompe ?

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 15:28

Tu ne te trompes pas

Et ce qui a transformé une forme d'énergie (l'énergie potentielle de pesanteur) en une autre (l'énergie cinétique) c'est le travail du poids... tout s'explique, n'est-ce pas ?

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 15:33

Oui tout s'explique

Donc pour épondre à la question c il faut que je calcul l'energie potentielle de départ.

Soit Ep= Pgz
       = 2.0x10^3 x 3
       = 6.0x10^3 J

L'energie cinétique juste avant de frapper l'objet est de 6000 Joules.

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 15:34



Quel est le poids d'un marteau dont la masse est de 3 tonnes ?

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 15:38

Oh mince, j'ai honte là

P= mg = 3000x9.81= 29 430

Donc Ep= 29430x3
       = 88 290 J

L'energie cinétique juste avant de frapper l'objet est de 88 290 Joules

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 15:45

Erreur de ma part... excuse-moi ! La masse du marteau n'est pas de 3 tonnes mais de 2 tonnes ; donc

Poids du marteau : P = m.g = 2.103 9,81 N
Energie potentielle de pesanteur (l'origine étant la position basse)
Epp = m.g.h = 2.103 9,81 3 = 58 860 J 58,9 kJ

Tiens, tiens, tiens...

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 15:45

Pour la question d)

On me dit:
d. En supposant que l'énergie cinétique du marteau-pilon est intégralement transformée, lors du choc, en énergie thermique dans l'objet, calculez

Note: la capacité thermique massique de l'aluminium est c=904 J.kg . °C .: il faut 904J à 1.0kg d'aluminium pour augmenter sa température de 1.0°C.

Il faut utiliser cette formule (E= m.c.[sub][/sub]) mais je ne vois pas quoi remplacer par quoi.(sauf m et c)

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 15:54

Merci de ta correction, je ne voyais pas ou il y avait une erreur comme on ne trouvait pas 58 kJ au deux.

Tu as une idée pour la d ?

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 15:54

Ta question de 15 h 45 :
Tu connais :
m
c
E

Donc, il est assez facile d'en déduire

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 15:58

Ca donne E/(m.c)=

Mais on neconnait pas la valeur de E, juste sa formule.

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 16:12



Je croyais que tu avais compris que tout s'expliquait...

Ethermique = Epp = Ec = WAB,P 58,9 kJ

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 16:14

Lol

J'allais posté mon résultat.

= E/ (m.c)
= 58000/(3000*904)= 0.03 °C

Je trouve ça pas enorme

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 16:17

Voila, l'exercice est fini.

Je te remercie beaucoup pour ton aide

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 16:23

Citation :
Je trouve ça pas enorme

Excellente remarque !

Que faut-il faire dans ce cas ? Il faut vérifier que l'on n'a pas fait une erreur.

La masse du bloc d'aluminium n'est pas de 3 000 kg (cela c'est la masse du marteau) mais la masse du bloc d'aluminium est de 20 kg

Il va s'échauffer un peu plus...

Posté par
chtimomo
re 25-03-09 à 16:25

Ah oui en effet

Merci bien.

Tu auras été efficace jusqu'au bout ^^

Posté par
Coll Moderateur
re : les energies 25-03-09 à 16:27

Je t'en prie.
A une prochaine fois !



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