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Problème de Physique : pile, moteur et poulie ...
Bonjour,
j'ai un exercice à faire et j'avoue que j'ai un peu de mal, le voici :
Une grue, jouet, est actionnée par un petit moteur électrique alimenté par une pile.
La pile possède une force électromotrice E de valeur E=4,55V et une résistance interne r de valeur r=1,50
.
Le moteur possède une résistance interne r' de valeur r'=2,25 et l'intensité du courant qui le traverse ne doit pas dépasser la valeur de 1 A sous peine de le détériorer.
Une résistance r0 variable est placée en série dans le circuit, mais la connaissance de la valeur de r0 est inutile pour répondre aux questions.
Le schéma joint en annexe montre la pile, la résistance r0, le moteur, l'axe horizontal du moteur, une poulie, sur laquelle s'enroule un fil et une masse M suspendue au fil. Le schéma montre en plus un multimètre avec ses branchements.
La masse M vaut 300g. La masse du fil est négligeable. Le rayon R de la poulie vaut 10cm.
On prendra g = 9,8 N.kg-1
Lorsque la vitesse du moteur est stabilisée, la masse M monte à la vitesse v = 0,28 m/s, l'intensité du courant dans le circuit vaut I = 313 mA et la tension aux bornes du moteur vaut 3,28V.
La durée du mouvement d'ascension de la masse M est 
t = 4,0s entre deux dates t1 et t2.
Partie I
1) Comment peut on mesurer la f.e.m de la pile ?
J'ai mis qu'il suffisait de brancher un voltmètre aux bornes de la pile.
2) Je l'ai fait
3) Calculer la valeur de la tension UPN aux bornes de la pile lorsque le moteur fonctionne.
J'ai mis :
UPN= E - rI = 4,55 - 1,50*313*10-3 = 4,08V Est ce bon ?
4) Calculer la puissance électrique cédée par la pile au circuit.
J'ai mis :
Pg = UPN*I = 4,08*313*10-3 = 1,28W Est ce bon ?
Je poste la partie II après, avec le schéma
Partie II : Etude du moteur
1) Comment peut on mesurer la résistance interne du moteur ?
La je ne sais pas
2) Que mesure t on avec le multimètre montré sur le schéma ?
On mesure la tension aux bornes du moteur.
3) Calculer la puissance électrique recue par le moteur.
J'ai mis :
Pe = UBA*I = 3,28*313*10-3 = 1,03W Est ce bon ?
4) Calculer la puissance perdue par effet Joule dans le moteur.
J'ai mis :
WJ = We = Pe * t = 1,03 * 4,0 = 4,1J Est ce bon ?
5) En déduire la puissance mécanique cédée par le moteur.
La je ne sais vraiment pas ...
[/sub]
6) Quelle est la vitesse d'un point d epériphérie de la poulie ?
J'ai mi que c'était la même vitesse que la vitesse d'ascension de la masse M donc v = 0,28 m/s
En déduire la valeur en rad/s de la vitesse de rotation 
de la poulie.
J'ai mis v = R donc = v/R = 0,28/10*10-2 = 2,8 * 10 rad/s Est ce bon ?
7)Calculer la variation d'énergie potentielle de pesanteur entre les deux dates t[sub]1 et t2.
J'ai mis :
Epp = mg(zt2 - zt1)
avec zt1 = O m et zt2 = 0,28*4,0 = 1,1m
Donc Epp = 300*10-3*9,8*1,1 = 3,2J Est ce bon ?
8) Que vaut la variation de l'énergie cinétique de translation de la masse en les deux dates t1 et t2.
J'ai trouvé que Ec = 1,2*10-2J Est ce bon ?
9) Calculer la valeur F de la force exercée par le fil sur la masse M.
La je pensais utiliser le théorème de l'énergie cinétique jusqu'a ce que j'ai vu la question 10) qui est :
10) Calculer le travail de la force 
entre les dates t1 et t2.
Merci de me donner des conseils si vous en avez.
Merci
PS : Voici le schéma
C'est bon sauf pour la question 1, la réponse n'est pas complète.
1)
mesurer la tension aux bornes de la pile LORSQUE AUCUN COURANT NE LA TRAVERSE (donc hors fonctionnement du moteur).
II
1)
Plusieurs manières:
a) par exemple à l'ohmmètre lorsque le moteur n'est pas alimenté.
b) Avec le rotor du moteur calé, et le moteur alimenté (attention que le courant reste inférieur au max permis):
Mesurer le I et le U moteur --> r' = U/I
Car avec le rotor bloqué, la vitesse est nulle et donc E = 0
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2 et 3 OK
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4)
Une puissance est en Watts et pas en Joules, les pertes Joules sont les pertes thermique dans la résistance du moteur.
P(Joule) = r'I² = 2,25 * 0,313² = 0,220 W
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5)
Pm = P electrique moteur - Perte Joule
Pm = 3,28*0,313 - 0,220 = 0,807 W
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6)
OK
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7)
Epp = mg.delta h = 0,300 * 9,8 * 0,28*4 = 3,3 J
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8)
Variation d'énergie cinétique = 0 puisque la vitesse est constante.
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9)
Comme la vitesse est constante, F compense exactement le poids de la charge et donc:
F = mg = 0,300*9,8 = 2,94 N (2 chiffres significatifs ?)
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10)
distance parcourue = 0,28*4 = 1,12 m
W = F*d = 2,94 * 1,12 = 3,3 J
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Attention je n'ai rien relu.
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