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De l’énergie !

Posté par
Daninho
10-04-23 à 19:14

Bonjour ! J'espère que vous passer tous une bonne journée, je n'arrive pas à réaliser la deuxième question de l'exercice . J'ai essayer mais je n'y arrive pas. Je ne vois pas comment calculer la vitesse initiale et finale de la balle qui est en chute libre.

** image supprimée **

Posté par
hdiallo
re : De l?énergie ! 10-04-23 à 19:21

Bonjour, pour bénéficier de l'aide, tu dois te conformer aux règles du forum.
Tu dois recopier ton problème.

------------

***Edit gbm => Daninho : pour compléter le propos de hdiallo, lire ceci : [***A LIRE AVANT D'AGIR***] Règles du forum***

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 11-04-23 à 12:57

Nous allons étudier l'aspect énergétique de la chute libre d'une bille, de masse de 100g, le long d'une colonne de 2.0 cm de haut, initialement vide d'air. Celle-ci est disposée verticalement. Les hauteurs sont repérées par rapport au point le plus bas au (niveau du sol.)
2)En détaillant votre démarche, déterminer la valeur de:
a) la vitesse initiale
b) la vitesse finale
(Je vous est attaché le schéma de l'exercice avec)

De l’énergie !

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 11-04-23 à 13:12

Bonjour, le but de ce forum aussi est d'amener le demandeur d'aide à résoudre lui-même son exercice avec l'appui des uns et des autres.

Que proposes-tu pour la 1ère question ? Tu connais la définition des énergies cinétique, potentielle et mécanique ?

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 11-04-23 à 23:43

d'accord, mes réponse:
1) La courbe 1 correspond à l'énergie mécanique car l'énergie mécanique du système, est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur et qu'elle leur est donc supérieure.
La courbe 2 représente l'énergie potentielle de pesanteur du système sachant qu'elle varie de la même façon que l'alltitude du système.
La courbe 3 correspond à l'énergie cinétique du système, sachant qu'elle varie en sens contraire à l'énergie potentielle de pesanteur.

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 00:49

Daninho @ 11-04-2023 à 23:43

d'accord, mes réponse:
1) La courbe 1 correspond à l'énergie mécanique car l'énergie mécanique....(Oui, mais il faut bien justifier ton choix)
La courbe 2 représente l'énergie potentielle de pesanteur du système sachant qu'elle varie de la même façon que l'alltitude du système. il faut une bonne justification
La courbe 3 correspond à l'énergie cinétique du système, sachant qu'elle varie en sens contraire à l'énergie potentielle de pesanteur. toujours, la justification est mauvaise


Pour un solide qui tombe en chute libre dans le vide :
- l'Ec augmente-t-elle ? diminue-t-elle ? ou reste-t-elle constante ?
Repondre aux mêmes questions pour l'Ep et l'Em.

Maintenant, en analysant bien la figure 1, il y'a une courbe qui montre que l'énergie est constante, une autre qui montre que l'énergie augmente dans le temps, enfin une dernière qui montre que l'énergie diminue jusqu'à s'annuler dans le temps.

Tu peux analyser tout ce que je viens de dire et proposer quelque chose de concret et précis.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 15:00

1)  La courbe 1 correspond à l'énergie mécanique car l'énergie mécanique du système, est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur et qu'elle leur est donc supérieure. Pour un solide qui tombe en chute libre dans le vide, l'énergie mécanique du système reste constante.
La courbe 2 représente l'énergie potentielle de pesanteur du système sachant qu'elle varie de la même façon que l'alltitude du système. Pour un solide qui tombe en chute libre dans le vide, l'énergie potentielle de pesanteur du système diminue.
La courbe 3 correspond à l'énergie cinétique du système, sachant qu'elle varie en sens contraire à l'énergie potentielle de pesanteur.
Pour un solide qui tombe en chute libre dans le vide, l'énergie cinétique du système augmente.

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 16:15

Daninho @ 12-04-2023 à 15:00

1)  La courbe 1 correspond à l'énergie mécanique car l'énergie mécanique du système, est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur et qu'elle leur est donc supérieure. Pour un solide qui tombe en chute libre dans le vide, l'énergie mécanique du système reste constante.
Oui

La courbe 2 représente l'énergie potentielle de pesanteur du système. sachant qu'elle varie de la même façon que l'alltitude du système. Pour un solide qui tombe en chute libre dans le vide, l'énergie potentielle de pesanteur du système diminue.
Oui

La courbe 3 correspond à l'énergie cinétique du système. sachant qu'elle varie en sens contraire à l'énergie potentielle de pesanteur.
Pour un solide qui tombe en chute libre dans le vide, l'énergie cinétique du système augmente.
Oui


C'est cela !

NB: l'énergie potentielle de pesanteur est l'énergie que possède un corps du fait de sa position dans le champ de pesanteur. Quand le corps tombe, l'altitude diminue et son Epp diminue également. Quand le corps monte, c'est l'inverse.

Quand un corps tombe en chute libre dans le vide, sa vitesse augmente et donc son énergie cinétique aussi. Quand le monte, c'est l'inverse.

L'énergie mécanique, comme tu l'as dit, c'est l'énergie totale. Elle est égale à la somme de Ec et de Epp. S'il n'y a aucune force dissipative (frottement par exemple) l'énergie mécanique se conserve. C'est le cas d'un corps qui tombe en chute libre dans le vide.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 16:40

Ce que vous avez barré dans ma réponse  ce n'est pas bon ?

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 17:16

C'est bon mais ça ne justifie pas le choix de ces courbes.

Tu pouvais être bref et précis, en disant ceci :
- la courbe 1 traduit que l'énergie est constante dans le temps. Alors cette courbe est celle de l'Em
- la courbe 2 traduit que l'énergie diminue dans le temps. Puisque le solide tombe en chute libre dans le vide, cette courbe est celle de l'Epp.
- la courbe 3 traduit l'augmentation de l'énergie dans le temps. Puisque le solide tombe en chute libre dans le vide, cette courbe est celle de l'Ec.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 17:34

d'accord merci beaucoup !, pour la question 2) je ne vois vraiment pas comment faire !

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 17:42

Pourtant simple sur la figure !

2.a) Tu as déjà dit que la courbe 3 traduit la variation de l'énergie cinétique dans le temps.
Que vaut donc l'énergie cinétique à l'instant initial (t = 0) ? Tu peux te servir de la courbe 3.

Connaissant Ec0 tu peux en déduire v0

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 17:57

2)a) à l'instant intial, la vitesse de la bille est nulle car sont énergie cinétique est nulle.

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 18:12

C'est cela !

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 18:40

Pour la question 2)b) la vitesse finale

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 19:24

Tu es en classe de 1ère, tu connais forcément un Théorème très célèbre qui lie l'énergie cinétique et le travail des forces appliquées sur un solide.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 19:36

2)Dans un référentiel galiléen, la variation de l'énergie cinétique d'un solide, entre deux instants tinitial (position A) et tfinal (position B), est égale à la somme des travaux des forces extérieures appliquées au solide entre ces deux instants. Donc la vitesse finale de la bille en chute libre est: Ec(B) - Ec(A) = Wab(Fext) = 0-0 = 0

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 20:03

Daninho @ 12-04-2023 à 19:36

2)Dans un référentiel galiléen, la variation de l'énergie cinétique d'un solide, entre deux instants tinitial (position A) et tfinal (position B), est égale à la somme des travaux des forces extérieures appliquées au solide entre ces deux instants.
Oui

Donc la vitesse finale de la bille en chute libre est: Ec(B) - Ec(A) = Wab(Fext) = 0-0 = 0
Non, la variation de l'énergie cinétique n'est pas nulle


Soient :
- Ec0 l'énergie cinétique initiale du solide ;
- Ec l'énergie cinétique finale du solide en fin de chute.
Le Théorème de l'énergie cinétique donne :
Ec - Ec_0 = \sum{W(\vec F_{app})}

NB : Quelle est la force appliquée sur un solide de masse m qui chute librement d'une hauteur h dans le vide dans le champ de pesanteur ? Quelle est l'expression du travail de cette force ?

Avec tout ça tu dois être en mesure de calculer la vitesse finale.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 21:27

la force appliquée sur un solide de masse m qui chute librement d'une hauteur h dans le vide dans le champ de pesanteur est le poids avec comme expression: Wab(P) = P x AB x cos(a) = m x g x (za-zb) = 0,100 x 9,81 x (0-2,0) = -1,962

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 21:38

Soient :
- Ec0 l'énergie cinétique initiale du solide ;
- Ec l'énergie cinétique finale du solide en fin de chute.
Le Théorème de l'énergie cinétique donne :
Ec - Ec_0 = \sum{W(\vec F_{app})} = -1,962 -0 = -1,962

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 22:15

Daninho @ 12-04-2023 à 21:27

la force appliquée sur un solide de masse m qui chute librement d'une hauteur h dans le vide dans le champ de pesanteur est le poids.
Oui

L'expression du travail du poids lorsque le solide se déplace de A à B est: Wab(P) = P x AB x cos(a) = m x g x (za-zb) = 0,100 x 9,81 x (2,0-0) = ...


Attention au travail du poids ! L'énoncé dit que les hauteurs sont repérées par rapport au point le plus bas au (niveau du sol.) Donc ZA (au départ) est supérieur à ZB (à l'arrivée). (OZ) est un axe vertical orienté positivement le haut.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 12-04-23 à 23:32

Pouvez vous me faire un récapitulatif

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 00:21

Le travail du poids d'un corps est :
W_{\vec P}= m.g(Z_{départ}-Z_{arrivee})
Avec Oz un axe vertical ascendant.
- si le corps descend, Zdépart est supérieur à Zarrivée et le travail du poids est positif ;
- si le corps monte, Zdépart est inférieur à Zarrivée et le travail du poids est négatif.

Plus simplement :
- W_{\vec P}= +m.g.h si le corps descend
-  W_{\vec P}= -m.g.h si le corps monte.
h est la différence d'altitude entre les points de départ et d'arrivée.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 01:04

donc le point d'alltitude Zb est repérée par rapport au sol donc elle fait 1,0 cm ?

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 04:44

Daninho @ 13-04-2023 à 01:04

donc le point d'alltitude Zb est repérée par rapport au sol
Oui, selon l'énoncé. B est le point d'arrivée,  selon tes notations.

donc elle fait 1,0 cm ? Non, parce que B se trouve au sol.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 15:07

Donc zb n'est pas égal à 2,0 ?

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 15:42

Je n'y arrive vraiment pas comparé à l'autre  exercice ce qui est bizarre car il est censé être plus facile que celui avec le chariot.

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 16:42

Selon tes notations :
- A est le point de départ (ZA = h = 2,0 m)
- B est le point d'arrivée au sol, ZB = ZO = 0
- EcA = 0 (car la vitesse initiale en A est nulle)
- EcB 0, car la vitesse finale n'est pas nulle. Plus le corps descend, plus sa vitesse augmente !
- Le travail du poids de A en B est : W_{\vec P} = mg(Z_A-Z_B)
Tu peux te servir de cette image De l’énergie !
Maintenant tu peux appliquer le Théorème de l'énergie cinétique entre A et B puis tirer la vitesse finale en B, c'est-à-dire la vitesse à l'arrivée au sol.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 17:27

est ce que cela est bon ? : Ec(AB) = Ec(B) - Ec(A) = Wab(Fext)
= 1/2 x m x Vb2 - 1/2 x m x Va2 =1/2 x 0,100 x 9,812 - 1/2 x 0,100 x 02
Donc ce qui nous intérresse c'est la vitesse de B donc : 9,812 = 96,2 m.s-1

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 17:49

Pardon, j'ai poster le mauvais calcule: : Ec(AB) = Ec(B) - Ec(A) = Wab(Fext)
= 1/2 x m x Vb2 - 1/2 x m x Va2 =1/2 x 0,100 x 9,81- 1/2 x 0,100 x 02
ce que l'on veut c'est la vitesse finale donc :
Vfinale = Vb  = 2 x g x h = 2 x 9,81 x 0,02 = 0,626 m.s

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 19:14

Daninho @ 13-04-2023 à 17:49


ce que l'on veut c'est la vitesse finale donc :
Vfinale = Vb  = 2 x g x h = 2 x 9,81 x 2,0 = ...


Oui, en appliquant le Théorème de l'énergie cinétique, on aboutit à la relation de Galilée pour une chute libre sans vitesse initiale que tu connais forcément : V² = 2gh \Rightarrow V = \sqrt {2gh}
Mais la bonne valeur de h se trouve sur l'image que tu as posté. Donc, il faudra recalculer la valeur de la vitesse finale.

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 19:54

Oui je me suis embrouiller, donc :
2)b) Ec(AB) = Ec(B) - Ec(A) = Wab(Fext)
= 1/2 x m x Vb2 - 1/2 x m x Va2 =1/2 x 0,100 x 9,81- 1/2 x 0,100 x 02
En appliquant le Théorème de l'énergie cinétique, on aboutit à la relation de Galilée pour une chute libre sans vitesse initiale qui est :
  V² = 2xgxh V = 2xgxh =   2 x 9,81 x 2,0 = 6,26 m.s
est ce que ma formulation est bonne ?  

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 20:06

Daninho @ 13-04-2023 à 19:54

Oui je me suis embrouiller, donc :
2)b) Ec(AB) = Ec(B) - Ec(A) = Wab(Fext)
= 1/2 x m x Vb2 - 1/2 x m x Va2 =1/2 x 0,100 x 9,81- 1/2 x 0,100 x 02
Inutile de faire l'application numérique avant l'obtention de l'expression finale de la vitesse

En appliquant le Théorème de l'énergie cinétique, on aboutit à la relation de Galilée pour une chute libre sans vitesse initiale qui est :
  V² = 2xgxh V = 2xgxh =   2 x 9,81 x 2,0 = 6,26 m.s
Oui, J'obtiens la même valeur que tou

est ce que ma formulation est bonne ?  Oui, mais il faut revoir ton cours sur le travail du poids d'un corps, la chute libre, les énergies cinétique, potentielle et mécanique. Cet exercice est une application directe du cours. Pourtant, il t'a fatigué

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 20:35

c'est vrai qu'il ma chatouillé Donc pour la question de la vitesse finale, je note juste : En appliquant le Théorème de l'énergie cinétique, on aboutit à la relation de Galilée pour une chute libre sans vitesse initiale qui est :
  V² = 2xgxh V = 2xgxh =   2 x 9,81 x 2,0 = 6,26 m.s

Posté par
hdiallo
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 20:50

Oui, c'est ça ! Mais n'oublie pas le carré sur la vitesse, ou le radical au second membre, comme tu viens de le faire ici

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 13-04-23 à 20:56

je suis fatiguer, mais oui je ne l'oublierai pas

Posté par
Daninho
re : De l’énergie ! 14-04-23 à 11:29

En tout cas merci encore pour votre aide !



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