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Niveau troisième
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énergie cinétique

Posté par
corinnette
13-04-12 à 19:21

Bonjour à tous

j'ai vraiment besoin de vous pour cet exercice car je suis un peu perdue et pas forte en physique je vous poste d'abord la première partie pour que ça reste compréhensible pour moi merci

objectif étudier l'influence de la vitesse et de la masse d'un objet sur son énergie cinétique

description du dispositif
un chariot roulant sur un rail est laché sans vitesse initiale et vient heurter une butée. Sous l'effet du choc la butée se déplace proportionnellement à l'énergie reçue, une réglette graduée permet de quantifier l'impact au moment du choc.
1/ influence de la masse
Pour cette expérience la hauteur h du rail est fixe. On fait varier la masse du chariot en ajoutant progressivement des masses marquées au dispositif. On marque l'impact de la butée

Données
h = 8.5 cm
masse du chariot à vide = 417g

Mesures
  Compléter le tableau ci-dessous



Analyse graphique

•  Sur papier millimétré (en commençant tout en haut de votre feuille, format portrait), représenter l'évolution de l'impact en fonction de la masse
Echelles : 1cm =  100g   ;   1cm = 1(impact)

Interprétation
a) Décrire le graphique obteu

b) Que peut-on en déduire pour l'énergie cinétique et la masse d'un objet ?
( on rappelle que l'impact observé sur la butté est proportionnel a l'énergie cinétique du chariot au moment du choc).

comme vous pourrez le voir j'ai rempli la colonne du tableau en rouge mais je suis coincée pour le graphique et les questions pouvez vous m'aider un peu merci d'avance

énergie cinétique

énergie cinétique

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 13-04-12 à 20:28

Bonjour,

Voici un graphique avec tes données.

énergie cinétique

Qu'en dis-tu ?

Posté par
corinnette
réponse 13-04-12 à 20:44

oui je pense que c'est bien ça mais peux tu m'aider pour les questions car je sais vraiment pas quoi répondre merci beaucoup

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 13-04-12 à 20:50

A quelle fonction cela te fait-il penser ? (fonction affine ? fonction linéaire ?)

Tu as vu l'année dernière (et même peut-être avant) la proportionnalité. L'énergie cinétique te semble-t-elle être proportionnelle à la masse du chariot et des masses marquées qu'il transporte ?

Posté par
corinnette
re : énergie cinétique 13-04-12 à 21:01

merci coll

la fonction a laquelle je pense est linéaire ça ne me semble pas proportionnelle l'impact passe de 1,7 à 2,2 à 2,5 mais je sais pas trop comment expliqur correctement tout ça

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 13-04-12 à 21:12

La fonction linéaire est la fonction qui correspond à la proportionnalité.

Je trace une fonction linéaire :

énergie cinétique

Sa courbe représentative ne passe pas exactement par tous les points, mais... presque !

Voilà une très grande différence entre les mathématiques et la physique.
En physique il est impossible d'éviter les erreurs de mesure, on peut avec de beaux équipements, du personnel très compétent, de gros crédits, etc. réduire les erreurs de mesure et faire des mesures extraodinairement précises. Mais même alors, il reste de petites erreurs...
Alors on prend des précautions dans les conclusions, "il semble que les valeurs des impacts soient proportionnelles à la masse du chariot ; et comme les valeurs de l'impact sont proportionnelles à l'énergie cinétique alors il semble que l'énergie cinétique soit proportionnelle à la masse du chariot".

Et on continue avec d'autres expériences. Aussi longtemps que l'on trouve qu' "il semble que..." on continue de le dire et on en fait une "loi". Peut-être un jour des mesures encore plus précises montreront qu'il y a des cas où ce n'est pas vrai. Ce jour-là les physiciens se frotteront les mains et essayeront de trouver une nouvelle "loi" encore plus applicable que la première, sans oublier que l'ancienne avait déjà rendu bien des services...

Posté par
corinnette
re : énergie cinétique 13-04-12 à 21:17

merci coll

mais la ce que tu m'expliques est compliqué pour moi et je doute de mes réponses apparement ce que j'ai écrit est faux peux tu faire lus simple dans tes explications car je sais pas quoi répondre la merci et excuse moi de t'embeter

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 13-04-12 à 21:22

Interprétation :
a) le graphique obtenu semble très proche d'un morceau de courbe représentative d'une fonction linéaire

b) on peut en déduire que l'énergie cinétique est proportionnelle à la masse de l'objet

Posté par
corinnette
réponse 13-04-12 à 21:33

ok même si au début dans mon tableau c'est pas tout à fait proportionnelle????

par contre j'ai une partie 2 à cet exercice je vais la poster demain pourrais tu venir jeter un coup d'œil si c'est possible car c'est plus compliqué encore que le 1 mais je voudrais pas abuser c'est si tu es dispo et que tu veux bien en tout cas merci pour ton aide car pas beaucoup de réponses

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 13-04-12 à 21:40

Continue de poster les autres questions dans ce même topic-ci.
Je serai averti et je regarderai.
A demain donc !

Posté par
corinnette
re : énergie cinétique 13-04-12 à 21:45

ok merci à toi bonne soirée a demain

Posté par
corinnette
réponse 14-04-12 à 16:07

réponse


bonjour à tous

je continue mon exercice mais avant tout coll je voudrais revenir sur la partie d'hier car en cherchant des explications hier je suis tombé sur ça

fonction linéaire:
f(x)=ax (a≠0) équivaut à une situation de proportionnalité
elle est représentée par une droite passant par l'origine du repère
le tableau  doit être un tableau de proportionnalité ...

fonction affine
g(x)=ax+b  (b≠0)
cette fonction est aussi représentée par une droite , qui ne passe par par l'origine du repère,

dans ton graphique, ma droite ne passe pas par l'origine du repère donc pour moi c'est une fonction affine en plus mon tableau n'est pas proportionnel peux tu m'aider à comprendre

sinon voici la suite de l'exo peux tu vérifier les 2 dernières lignes de mon tableau voir si mes calculs sont bons et m'aider à rédiger les questions merci

2/ influence d la vitesse
la masse du chariot est fixe (chariot à vide) on fait varier l'inclinaison du rail(hauteur h) de façon à faire varier la vitesse v du chariot. On chronomètre la durée du parcours (t) et on mesure l'impact sur la butée.

Données :
m(chariot à vide) = 417g
distance parcourue = 1m

Mesures et calculs de vitesse
• Compléter le tableau ci dessous.



Analyse graphique et interprétation
•   Sur la feuille de papier millimétré précédente, représenter l'évolution de l'impact en fonction de la vitesse (1cm = 0.1m/s   .   1cm = 1(impact)

a) Décrire le graphique obtenu

b) Que peut-on en déduire pour l'énergie cinétique et la vitesse d'un objet ?

• Sur la feuille de papier millimétré précédente, représenter l'évolution de l'impact en fonction de la vitesse au carré (v²).  (1cm = 0.1m²/s²   .   1cm = 1(impact))

c) Décrire le graphique obtenu

d) Que peut-on en déduire pour l'énergie cinétique et le carré de la vitesse d'un objet ?

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 14-04-12 à 17:36

Je t'ai expliqué qu'il y a inévitablement des erreurs dans les mesures en physique.
Les valeurs sont telles qu'il y a presque proportionnalité. Il n'y a pas la proportionnalité parfaite que l'on ne trouve qu'en mathématiques. Mais il y a une proportionnalité suffisante pour un physicien.

La droite qui passe le mieux par tous les points passe bien par l'orginine. C'est bien une fonction linéaire qui représente le mieux les résultats.
_______________

Ton tableau :
Là les erreurs sont inadmissibles et ne sont pas celles qu'un physicien accepte.

d : en cm ? Cela m'étonnerait...

Comment calcule-t-on une vitesse ? Comment as-tu obtenu ces valeurs toutes fausses ?

Posté par
corinnette
réponse 14-04-12 à 18:51

ok merci coll pour la précision du 1 et pour le 2 oui je me suis trompée d: en (m)
pour calculer une vitesse c'est V = d/t

je refais mon tableau du coup
est ce qu'il est bon maintenant et pouvez vous m'aider dans la rédaction des réponses merci

réponse

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 15-04-12 à 07:39

Je trouve que tes arrondis ne sont pas très bien faits :

h (cm)8,5152030
d (m)1111
t (s)2,811,551,251,06
impact1,03,55,88,2
v (m/s)0,360,650,800,94
v2 (m2/s2)0,130,420,640,89


Il te faut maintenant :
. réaliser un graphique : impact en fonction de la vitesse
. décrire ce graphique (à peu près linéaire ? pas du tout linéaire ?)
. en déduire la relation possible entre l'énergie cinétique et la vitesse (probablement proportionnel ? certainement pas proportionnel...)

. réaliser un troisième graphique : impact en fonction du carré de la vitesse
. décrire ce graphique (à peu près linéaire ? pas du tout linéaire ?)
. en déduire la relation possible entre l'énergie cinétique et le carré de la vitesse (probablement proportionnel ? certainement pas proportionnel...)

Posté par
corinnette
réponse 15-04-12 à 09:53

Bonjour coll

j'ai repris les résultats du tableau et oui je n'avais pas été assez précise j'ai fait mes graphiques,
pour celui (impact en fonction de la vitesse) je dirai pas du tout linéaire car la courbe est assez tordue et elle démarre pas de l'origine o et ce n'est pas du tout proportionnel mais je ne sais comment répondre aux questions car ce que j'explique et mal dit pour moi

pour celui (impact en fonction du carré de la vitesse) je dirai à peu près linéaire même si ca ne démarre pas de l'origine o et presque proportionnel mais pareil je ne sais pas comment rédiger mes réponses

peux tu me dire ce que tu en penses??? merci d'avance et bon dimanche

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 15-04-12 à 10:30

Graphique de l'impact en fonction de la vitesse :

énergie cinétique

En effet ce n'est pas linéaire (mais cela ne semble pas quelconque quand même...) et donc l'impact n'est pas proportionnel à la vitesse.
Conclusion : il ne semble pas que l'énergie cinétique soit proportionnelle à la vitesse.
________________

Graphique de l'impact en fonction du carré de la vitesse :

énergie cinétique

Voilà que c'est (presque parfaitement) linéaire ! Relis ce que j'ai écrit sur la différence entre les mathématiques et la physique !
Donc on considérera que l'impact est proportionnel au carré de la vitesse.
Conclusion : il semble que l'énergie cinétique soit proportionnelle au carré de la vitesse.
________________

Conclusion générale :
Puisqu'on a montré que l'énergie cinétique est :
. proportionnelle à la masse
. proportionnelle au carré de la vitesse

Il semble que la relation entre
. énergie cinétique Ec
. masse m
. vitesse v
puisse s'écrire :
Ec = k.m.v2

k étant un coefficient à chercher...

Posté par
corinnette
réponse 15-04-12 à 16:44

ok merci coll

mes graphiques ressemblent bien aux tiens donc je suis déjà satisfaite de moi pour ce point ensuite je vais bien reprendre es explications pour bien tout comprendre en tout cas un super grand merci car tu esle seul à m'avoir aidé et tu as été très patient encore merci pour ton aide bonne fin de week end à bientot

Posté par
Coll Moderateur
re : énergie cinétique 15-04-12 à 16:53

Je t'en prie.

Bonne fin de weed-end à toi aussi et à une prochaine fois !



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