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Niveau première
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énergie cinétique

Posté par
elda
10-08-05 à 18:10

Un pendule simple est constitué d'une petite bille assimilable à un point matériel, de masse m=50g, attachée à un fil inextensible de longueur l=40cm.
Le fil est fixé en un point 0 et considère que les forces de frottements sont négligeables.
a) On écarte le pendule de sa position d'équilibre d'un angle \alpha_0 =40° (position A de la bille).
On le lâche sans vitesse initiale. On repère la position du pendule par la valeur \alpha de l'angle que fait le fil avec la verticale. Calculer le travail des forces de pesanteur lorsque l'angle que fait le fil avec la verticale passe de la valeur \alpha_0 à la valeur \alpha.

merci

Posté par
elda
re : énergie cinétique 10-08-05 à 18:32

je vois pas comment on peut exprimer h pas en fontion de \alpha.

b) Calculer la valeur de la vitesse de la bille lorsque l'angle que fait le fil avec la verticale a pour valeur \alpha

Posté par la_fureur (invité)re : énergie cinétique 10-08-05 à 18:52

Salut!
W(P)=mgl*(1-cos0)
Mais c'est dur à expliquer sans schéma.

Posté par
Nicolas_75
re : énergie cinétique 10-08-05 à 18:54

Je ne sais pas de quel h tu parles.
On te demande de calculer le travail du poids.
Tu dois avoir une formule dans ton cours.
De mémoire, avec des notations qui ne sont probablement pas les tiennes :
W(\vec{P})=\Bigint_{\alpha_0}^{\alpha} m\vec{g}.d\vec{x}
d\vec{x} est le vecteur correspondant à un déplacement infinitésimal, ici :
- de norme Ld\beta,
- faisant un angle \pm \beta avec l'horizontale ou la verticale (à regarder).

Il ne reste plus qu'à exprimer le produit scalaire, et à intégrer.

A nouveau, désolé pour les notations.

Posté par la_fureur (invité)re : énergie cinétique 10-08-05 à 18:56

Salut Nicolas
En 1ère on ne voit pas encore les intégrales

Posté par
elda
re : énergie cinétique 10-08-05 à 18:57

euh en niveau première par je connais pas encore les intégrales

et la_fuereur pk 1-cos\alpha_0 et pas cos\alpha-cos\alpha_0?

Posté par
Nicolas_75
re : énergie cinétique 10-08-05 à 18:59

Tu as raison, elda, c'est \cos\alpha - \cos\alpha_0.
Et désolé pour les intégrales : c'est l'enthousiasme !

Posté par
elda
re : énergie cinétique 10-08-05 à 19:01

en fait j'avais un doute car il y a la réponse à peu près effacer sur la feuille qu'on m'a passer mais ça pas l'air d'être exprimer en fonction de cos\alpha et cos\alpha_0, mais ça doit juste être parce que c'est pas lisible, merci beaucoup à tous les 2!!!!!

Posté par la_fureur (invité)re : énergie cinétique 10-08-05 à 19:01

cos = cos 0 = 1 non?

Posté par
elda
re : énergie cinétique 10-08-05 à 19:02

non alpha est un angle entre 0 et 40°

Posté par la_fureur (invité)re : énergie cinétique 10-08-05 à 19:04

Ok j'avais mal compris désolé

Posté par
Nicolas_75
re : énergie cinétique 10-08-05 à 19:04

la_fureur, l'énoncé demande à calculer le travail entre l'angle \alpha_0=40° et l'angle \alpha quelconque.

Posté par la_fureur (invité)re : énergie cinétique 10-08-05 à 19:40

En y réfléchissant, c'est pas plutôt
W(P)=mgl*(1-cos(0-))

car W(P)=mgh
avec h= l-l*cos(0-)
=l*(1-cos(0-))
non?

Posté par
Nicolas_75
re : énergie cinétique 10-08-05 à 19:56

la_fureur, je ne crois pas.

Posté par la_fureur (invité)re : énergie cinétique 10-08-05 à 20:00

ok

Posté par
J-P
re : énergie cinétique 10-08-05 à 20:14

a)
OC = OA cos(alpha_o)
OD = OB.cos(alpha)

CD = OD - OC et avec OA = OB  = L, il vient:

CD = L.(cos(alpha) - cos(alpha_0))

Le travail du poids entre les angles alpha_0 est alpha = m.g.CD.

Le travail du poids entre les angles alpha_0 est alpha = m.g.L.(cos(alpha) - cos(alpha_0))
-----
b)
Le travail du poids se transforme en énergie cinétique.
Pour l'angle alpha, on a donc:

(1/2).m.v² = m.g.L.(cos(alpha) - cos(alpha_0))
avec v la vitesse de la billle pour l'angle alpha.

v² = 2.g.L.(cos(alpha) - cos(alpha_0))

...
-----
Sauf distraction.  



énergie cinétique

Posté par
elda
re : énergie cinétique 10-08-05 à 20:59

merci J-P, justement j'allais demander une vérification donc pour le début c'est bon merci beaucoup.

Caculer sa vitesse en B:

j'ai fait:
\frac{1}{2}mv_B^2-\frac{1}{2}mv_A^2=W_p

v_B^2=2gl(1-cos \alpha_0)

v_B \approx 1.87 m.s^{-1}

c)Le pendule oscille autour de sa position d'équilibre. Pour quelles valeurs de \alpha la vitesse de la bille est-elle nulle?

comme on a négligé les frottements et que la force exercée par le fil n'entre pas en jeu, ça sera toujours \alpha_0 (on peut le retrouver par le calcul)
en fait c'est le moment où elle va repartir dans le sens contraire.

d) On recommence l'expérience en plaçant une butée en C. Le point C est sur la verticale passant par O, à 12 cm en dessous de O.

A quelle hauteur remonte la bille? Conclure

j'ai fait:

\frac{1}{2}mv_{A'}^2-\frac{1}{2}mv_B^2=-mg(l-0.12)(1-cos \gamma)

v_B^2=5.4936(1-cos \gamma)

cos \gamma = 0.36346  (au passage \gamma=68.69°)

H= cos \gamma \times 0.28=0.1018m=10.18cm

mais là je suis pas sûre du tout, et il faut conclure quoi?

Posté par
elda
re : énergie cinétique 10-08-05 à 22:28

une petite réponse ? au moins sur le début?

Posté par
elda
re : énergie cinétique 10-08-05 à 22:47

la d) est fausse je viens de le voir. un peu d'aide svp

Posté par
elda
re : énergie cinétique 10-08-05 à 23:03

j'ai 17.8, mais ne vous embêtez, c'est plus la peine, c'était pas pour moi et la personne aura la reponse demain.
merci quand même

Posté par
J-P
re : énergie cinétique 11-08-05 à 09:17

c)
OK pour alpha_o mais il y a aussi -alpha_o, c'est à dire aux 2 extrémités de la trajectoire de la bille.

d)
Tu devrais trouver que la bille remonte à la même altitude que le point O.

Sauf distraction.  

Posté par
elda
re : énergie cinétique 11-08-05 à 12:38

on m'a dit que pour la d) c''était la même hauteur que le point A, mais je vois pas comment. Est ce que quelqu'un peut m'expliquer car moi j'ai trouvé h=2l(1-cos alpha0)

merci beaucoup

Posté par
J-P
re : énergie cinétique 11-08-05 à 13:09

Oui, c'est ce que j'ai voulu écrire.

La bille remonte à la même altitude que le point A.

La raison:
L'énergie mécanique du système reste constante.

en alpha_o, l'énergie potentielle de la bille est mg.CD et l'énergie cinétique de la bille est nulle.

Energie mécanique = Energie potentielle + énergie cinétique.
Et donc:
Energie mécanique = mg.CD + 0

Energie mécanique = mg.CD
-----
L'énergie mécanique reste la même,même avec une butée en C.
Le fil s'appuie en C et la bille remonte de l'autre coté jusqu'au moment où elle s'arrète (et va repartir dans l'autre sens), elle est alors au point le plus haut qu'elle peut atteindre.
Comme la bille a, à cet instant, une vitesse nulle, son énergie cinétique est nulle et donc toute l'énergie mécanique est en fait de l'énergie potentielle.

Avec h l'altitude (par rapport au point D de mon dessin) de la bille à cet instant:

On a donc mgh = mg.CD

--> h = CD

Soit la même altitude que le point A de mon dessin.
-----
Sauf nouvelle distraction.  

Posté par
elda
re : énergie cinétique 11-08-05 à 13:26

thanks a lot!

Posté par
J-P
re : énergie cinétique 11-08-05 à 13:35

Forget it.


Posté par topsteph6 (invité)re : énergie cinétique 26-12-05 à 10:56

salut à tous !!! j'ai cet exo à faire pour la rentrée, et, ne comprenant pas, je suis venu sur votre site. Cependant dans le 1°, je ne comprend la formule CD = L.(cos(alpha) - cos(alpha_0)). Merci de m'aider...

Posté par topsteph6 (invité)re : énergie cinétique 27-12-05 à 10:41

Aidez-Moi plz :'(:'(



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