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Conservation de l'énergie :

Posté par
Kakou
03-05-15 à 11:27

Bonjour à tous ! J'ai un exercice de physique à rendre et je ne sais pas comment m'y prendre.

L'énoncé :
Un livre de masse m = 380 g est posé sur la plage arrière d'un véhicule en translation. La voiture roule à 100 km.h-1. Le conducteur (de masse de 65.0 kg) a sa ceinture attachée.

1. Quelle est la vitesse du livre par rapport au référentiel lié à la voiture ? par rapport à un référentiel terrestre ? Dans la suite, on se placera dans ce référentiel terrestre.

2. Un obstacle traverse la route : le conducteur est obligé de freiner très rapidement et d'arrêter le véhicule.
a. Evaluer l'énergie cinétique du livre juste avant le freinage.
b. L'énergie cinétique du livre se conserve durant le freinage. Qu'arrive t-il au livre ?
c. Calculer la variation d'énergie cinétique du conducteur lors du freinage.
d. A quel objet a été transférée cette énergie ?

J'ai essayé de répondre à la question 1, mais on ne connaît pas le temps ou la distance..
Merci d'avance

Posté par
Mistystormy
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 11:41

1) Comme la voiture ne change pas de vitesse, alors le livre posé dessus devrait être à la même vitesse que la voiture, non?

Posté par
Kakou
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 12:00

Oui! Mais le souci c'est que j'aurai besoin de cette vitesse pour calculer l'énergie cinétique, et là je me demande toujours où je pourrai la trouver.. ^^

Posté par
Kakou
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 12:01

Oui non j'ai rien dit en fait, j'avais zappé le 100 km/h de la voiture. N'importe quoi, désolée ! :p
Et merci

Posté par
Kakou
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 12:02

Mais du coup pour le référentiel terrestre c'est la même chose ?

Posté par
Mistystormy
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 14:03

Pas de soucis, on dirait pas mais lire l'énoncé c'est pas facile à faire en vrai :p

Hmm il faut d'abord comprendre ce que c'est qu'un référentiel. Si je te dis que dans le référentiel de la voiture la vitesse du livre est nulle, est ce que ça va?

dis moi et j'explique si il faut

Posté par
Kakou
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 14:12

Oui c'est clair! :p

Euh ça va moyen.. je veux bien que tu m'explique ^^

Posté par
Mistystormy
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 14:33

J'explique alors :p

Un référentiel, c'est un système d'axe lié à un "observateur" fixe muni d'une horloge.
C'est donc un système de trois axes (plus ou moins n'importe lesquels) fixes par rapport à l'observateur (et il y a toujours le temps qui va avec).

Le référentiel terrestre, ça veut simplement dire que les axes sont fixes par rapport à la Terre, l'observateur est donc la Terre.
Dans le référentiel de la voiture, l'observateur est la voiture et les axes sont fixes par rapport à la voiture.

Donc globalement, dans le référentiel terrestre : une voiture est se déplace à 100km/h par rapport à la Terre fixe.
Dans le référentiel de la voiture : la voiture est fixe, et la Terre se déplace à 100km/h en dessous.
Donc dans le référentiel de la voiture, comme le livre est fixe par rapport à la voiture, V(livre/voiture) = 0

Mieux? ^^

Pour ne pas s'embrouiller : l'énergie cinétique tu la trouve toujours en principe dans le référentiel terrestre, il est dit supposé galiléen. Il faut savoir passer d'un référentiel à un autre mais en principe tu n'auras jamais à trouver une énergie dans un référentiel non galiléen

Posté par
Kakou
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 14:45

Oui, mieux ! ^^
Donc en gros, dans le référentiel lié à la voiture, la vitesse du livre est nulle, et dans le référentiel terrestre la vitesse du livre c'est la même que celle de la voiture ?
J'espère que j'ai bien compris :p

Posté par
Kakou
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 15:14

Je mets mes réponses aux questions suivantes, possible d'avoir un avis s'il te plaît ?

2.a. Ec = 1/2*m*v²
     Ec = 1/2*(380*10^-3)*(100/3.6)²
     Ec = 150 J
(J'ai arrondi bien sûr, je trouvais 146 et quelques sur la calculatrice !)
  
  b. Le livre ne va pas s'arrêter en même temps que la voiture.
(J'ai un peu mis ça par dépit.. je sais pas comment formuler la phrase)

  c. DEc = 1/2*m*(Vf²-Vi²)
     DEc = 1/2*65.0*(100/3.6)²
     DEc = 25 000 J
(Ca me paraît vraiment bizarre quand même..)

  d. Cette énergie a été transférée à la voiture.
(Gros doute également !! )

Posté par
Mistystormy
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 15:27

Oui !
a) OK, sauf que tu as le droit à 3 chiffres significatifs donc 147 c'est bien^^
b) ouais, en gros il continue à avancer alors que la voiture freine
c) non c'est bien possible, pour faire passer un bonhomme de 100 à 0 km/h il faut pas mal d'énergie^^ toujours pareil avec 3 CS, autant présenter le résultat en kJ (25,1kJ)
d) la question est bizarrement posée; je suppose que l'exercice à envie que l'on réponde "la ceinture". C'est logique vu qu'il tire dessus quand il freine.
Après, en soi, je ne sais pas si l'énergie est dissipée dans un mécanisme propre à la ceinture mais je pense qu'elle est plutôt transférée au reste de la voiture, donc la voiture me paraitrait convenable aussi... à voir

Posté par
Kakou
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 15:31

Ca marche, merci beaucoup pour ton aide !

Bonne continuation

Posté par
Mistystormy
re : Conservation de l'énergie : 03-05-15 à 15:50

Avec plaisir



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