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collision

Posté par
eve87
10-05-11 à 14:56

bonjour,
je suis étudiante en bio et je suis vraiment pas bonne en physique!
alors si vous pouvez m'aider cela m'aiderais beaucoup merci d'avance .

voila j'ai un devoir sur les collisions, je mettrais au fur et à mesure les question et ce que j'ai fait merci de votre aide

1. on considère 3 objets A,B et C A et C ont la même masse.ces mobiles ont contrains de se déplacer le long d'une ligne droite verticale et leur ordre ABC ne peut pas changer.initialement B et C sont au repos et A est animé d'une vitesse Va et se dirige vers B et C

a.le choc entre A et B est élastique quelles quantités sont conservé?
=>quantité de mouvement et énergie cinétique

b.écrire les équations de conservation, ceci vous donne 2 équations à 2 inconnus les écrire en faisant intervenir x=M/m
=>j'ai au finale P=va+xVa er Ec=1/2 va[sup]+1/2 va^2+1/2 x Vb^2

c.résolvez ce système et exprimez va et Vb en fonction de vo et x
=> la ne sais pas si je dois le faire par rapport au deux équation si oui donc au finale je vais avoir 4 équations?

merci pour vos réponses.

Posté par
eve87
collision 10-05-11 à 15:06

d. faites une discussion physique dans des cas x=0, x=1 et x= infini
=> cela reviendrais à calculer leur limite en utilisant les équations de la question c.
e. maintenant B rentre en collision avec C on suppose que le choc est elastique,on appelle Vb2 et Vc2les vitesse des mobiles apres le choc.calculez ces vitesses en fonction de va et x. exprimez ces vitesses en fonction de va0 et x??
=>?

Posté par
prbebo
collision 10-05-11 à 21:50

Bonsoir eve87,

je veux bien t'aider mais l'enonce contient probablement une erreur : est-ce ligne droite "verticale" ou "horizontale" ? Si les mobiles se deplacent verticalement, ils sont soumis aussi a leur poids, et dans ce cas le systeme A, B, C n'est pas isole. Donc pas de conservation de la quantite de mouvement.
Quand aura elucide ca, j'aimerais savoir quelle est, d'apres le schema ci-dessous, celle des 2 situations qu'il faut traiter ? la 1ere, la 2nde ou autre chose ? C'est que ce n'est ps le meme probleme !

J'attends ta reponse avant d'aller plus loin.

Prbebo.

collision

Posté par
eve87
collision 11-05-11 à 09:38

merci d'avoir répondu,

les mobiles se déplacent verticalement

de la question a. à d. on est dans la première situation ( B et C sont immobile et A en mouvement se dirige vers B et C ) et le choc est entre A et B

j'espère avoir été plus claire.

Posté par
eve87
collision 11-05-11 à 10:53

si la quantité de mouvement n'intervient pas cela voudrait donc  dire qu'on a Ec=1/2 m*va^2 + M*Vb^2 et P=(m+M)G ?

Posté par
prbebo
collision 11-05-11 à 16:11

Bon OK, on va garder la verticale. Mais j'insiste : est-ce qu'on tient compte du champ de pesanteur ou pas ?

Si g n'intervient pas, alors il n'y a aucune force exterieure et le systeme est isole. Dans ce cas, la quantite de mouvement se conserve. Si de plus le choc de A sur B est elastique, alors l'energie cinetique aussi se conserve. Dans ce cas la verticale n'intervient pas : on peut traiter l'exercice dans n'importe quelle direction.

Si on tient compte du champ de pesanteur, ca se complique. En effet il y a une force exterieure qui agit sur A, c'est son poids (on peut admettre que B et C sont maintenus immobiles grace a un support fixe). Le systeme n'est donc pas isole et la quantite totale de mouvement n'est pas constante. Le theoreme s'ecrit dp/dt = M.vG, avec p = pA + pB + pC = pA, M = 3m et vG la vitesse du centre de gravite. Or la vitesse de A diminue a xause de g (d'aileurs il y a une imprecision dans l'enonce : dans ce cas, en quel point ou a quel instant la vitesse VA est-elle donnee ?). Quant au centre de gravite, si on admet que B et C forment une masse ponctuelle en B, il est aux deux tiers de AB, plus pres de B que de A. Au fur et a mesure que A se rapproche de B, il se rapproche de B aussi, avec une vitesse vG homothetique de cesse de A. Ca c'est avant le choc, car ensuite, les 3 masses ayant acquis une vitesse, la position de G sera plus dure a trouver.
Pour l'energie, meme question :
S'il n'y a pas de forces exterieures (ie, si g est nul), l'energie cinetique se conserve. Si non, il faut distinguer parmi les forces appliquees celles qui sont conservatives (cad qui derive d'une energie potentielle U) et celles qui ne le sont pas.
En cas de forces conservatives, c'est l'energie mecanique qui se conserve : Em = Ec + U = cste, impliquant que Ec diminue si U augmente. On est dans ce cas de figure, puisque le poids de A est une force conservative (U = mgz + cste).
En cas de forces non conservatives (choc mou, frottements), pas d'issue possible : meme Em ne se conserve pas.

Il y a quand meme une lueur d'espoir : en relisant l'enonce et ce mel, il me vient une idee : si les masses des 3 objets sont identiques (ecrit das la question 1), alors je crois que B restera immobile : le transfert de quantite de mouvement se fera directement de A vers C (voir experience du pendule de Newton, site ci-dessous :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pendule_de_Newton

Mais j'ai aussi une question : a quoi sert le parametre x ? si M est la masse totale et si les objets ont meme masse, on a tjs x = 3 ??

En conclusion : pb difficile a faire tant que son enonce contient des zones d'ombre. Essaie d'en savoir un peu plus, on reprendra ca plus tard.  BB.

Posté par
eve87
collision 11-05-11 à 16:40

je suppose qu'on ne tient pas compte du champs de pesanteur puisque A et C ont la même masse (m) et la masse de B(M)et différente mais l'ordre A B C ne doit pas changer  ( enfin je ne dis pas de conneries, je pense que la masse et le champs de pesanteur sont liés)

Posté par
eve87
collision 11-05-11 à 17:07

mais l'énoncé n'est pas plus clair que ça

Posté par
prbebo
collision 11-05-11 à 18:41

Euh... la si, justement, tu dis une c...rie ! La masse et le champ de pesanteur ne sont pas lies : on peut avoir une masse meme en lbsence de champ gravitationnel (dans le vide), on peut avoir une masse donnee et deux poids differents (sur Terre et sur la Lune par exemple). Il serait peut-etre utile de reviser les lois de Newton, notallemt celle sur la gravitation universelle.

Puisque l'enonce n'est pas clair, je lache un peu le sujet. mais je reprendrai l'ecoute des que tu as du neuf.  BB.

Posté par
eve87
collision 11-05-11 à 19:51

dans mon cours vu qu'on ne parle que de la conservation de l'énergie cinétique et quantité de mouvement pour un choc élastique je pense que je devrais m'en tenir à cela puisque dans mon exercice il s'agit d'un choc élastique entre A et B

Posté par
prbebo
collision 12-05-11 à 13:18

Dans ce cas, puisqu'il ne semble pas y avoir de champ de pesanteur, le systeme des trois boules est isole et on peut en effet appliquer la conservation de la quantite de mouvement (toujours dans ce cas, meme si le choc n'est pas elastique) et celle de l'energie cinetique (seulement en cas de choc elastique).
Les equation sont tres simples a ecrite, et si de plus les 3 boules ont meme masse, je confirme ce que j'ai devine precedemment : la boule A en cognant B va lui transmettre toute sa quantite de mouvement et toute son energie cinetique : A va donc s'immobiliser et B va taper C avec une vitesse egale a VA ; de meme, B va communiquer a C toute sa quantite de mouvement et toute son energie cinetique : B va s'immobiliser et C va reculer avec la vitesse VA. Comme ces deux actions ont lieu simultanement, on trouve que apres le choc A et B restent immobiles, dandis que C s'eloigne avec la vitesse VA. C'est bien l'experience du pendule de Newton (as-tu regarde le site ?).
Je peux te confirmer une chose : je ne me trompe pas sur ce que je viens d'ecrire. Si ce n'est pas la reponse attendue par ton enseignant, c'est qu'il y a dans l'enonce une donnee qui n'a pas ete clairement precisee.
A bientot,  BB.

Posté par
eve87
collision 12-05-11 à 16:34

bonjour,
oui je l'ai lu mais d'après ce que j'ai compris il s'agit des billes qui ont toutes la même masse.Dans mon cas la bille du milieu (B) à une masse différente des autres billes et A et B ont la même masse.
donc au moment du choc entre A et B la bille C ne bougera pas ( enfin je pense), si M > m

Posté par
prbebo
collision 12-05-11 à 18:09

Eve87, pourrait-tu relire ce que tu ecris, et me clarifier la situation ?

"oui je l'ai lu mais d'après ce que j'ai compris il s'agit des billes qui ont toutes la même masse.Dans mon cas la bille du milieu (B) à une masse différente des autres billes et A et B ont la même masse.".

1ere phrase : les billes ont toutes la meme masse.
debut 2ieme phrase : la bille du milieu (B) a une masse differente des autres billes.
Fin 2ieme phrase : A et B ont la meme masse.

Moi, sincerement, je n'y comprends plus rien. Peut-etre que l'exercice consiste a deviner le nombre total de billes ?

BB.



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