Bonjour, s'il vous plait aidez moi j'ai un exam dans pas longtemps et je bloque.
"une masse de 250g accrochée a un ressort de raideur k=100 N/m peut se deplacer horizentalement en ligne droite sans frottement. on deplace la masse de 5cm vers la droite par rapport a sa position d'equilibre puis on la lache sans vitesse initiale.
quelle est sa vitesse (en norme) lorsqu'elle repasse par sa position d'equilibre? on retrouvera le resultat en passant par la resolution des equations du mouvement"
merci !!
Méthode 1
Energie du système masse-ressort avec le ressort allongé ? de 5 cm : Eo = 1/2.k.(Delta L)² = (1/2) * 100 * 0,05² = 0,125 J
Lorsque la masse repasse à la position d'équilibre, l'énergie élastique du ressort est nulle et donc la seule énergie du système est à cet instant l'énergie cinétique de la masse.
Soit V la vitesse de la masse à cet instant, on a donc : 1/2 m.V² = 0,125
1/2 * 0,25 * v² = 0,125
V = 1
La vitesse (en norme) lorsque la masse repasse par sa position d'équilibre est de 1 m/s
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Méthode 2
Soit le repère d'origine à la position de la masse ressort non étiré.
Axe des abscisses suivant la droite axe du ressort.
Soit x(t) l'abscisse de le masse à l'instant t
En t = 0, le ressort applique à la masse une force F(x) = -k*x avec x(0) = xo = 0,05 m et k = 100 N/m
F(x) = -100.x
F(x) = m.d²x/dt²
-100.x = 0,25.d²x/dt²
d²x/dt² + 400x = 0
Equation différentielle du mouvement qu'il faut résoudre.
r² + 400 = 0 --> r = +/- 20.i
x(t) = A.sin(20t) + B.cos(20t)
En t=0, on a x(0) = 0,05 ---> B = 0,05
x(t) = A.sin(20t) + 0,05.cos(20t)
dx/dt = 20.A.cos(20t) - sin(20t)
Or (dx/dt)(0) = 0 ---> A = 0
On a donc : x(t) = 0,05.cos(20t)
v = dx/dt = 0,05 * 20 * sin(20t)
v = dx/dt = sin(20t)
La masse repasse au point d'équilibre pour x = 0 --> pour cos(20t) = 0, soit donc pour sin(20t) = -1 ou +1
La vitesse vaut alors -1 ou + 1 m/s
et donc |v| = 1 m/s
La vitesse (en norme) lorsque la masse repasse par sa position d'équilibre est de 1 m/s
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Recopier sans comprendre est inutile.
Sauf distraction.
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