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Niveau maths sup
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Energie mécanique

Posté par
ferenc
24-11-11 à 15:22

Bonjour,
Sur le schéma que j'ai mis en pièce jointe, on suppose que l'enfant glisse sans frottement sur la rampe et que la rampe glisse sans frottement sur le sol horizontale. Lorsque l'enfant est en haut de la rampe, la rampe est immobile.

On veut savoir si l'énergie mécanique de l'enfant est conservé...
Mon corrigé me dit que non car la force de réaction de la rampe sur le garçon travail, alors que j'ai tendance à penser le contraire.

En fait, lorsque l'enfant glisse sur la rampe, la force de réaction est perpendiculaire au mouvement de l'enfant, donc on devrait \vec{R}.d\vec{r}=0 et donc le travail de cette force est nul.

Pourquoi mon corrigé me dit le contraire ?

merci

Energie mécanique

Edit Coll : image recadrée

Posté par
efpe
re : Energie mécanique 24-11-11 à 16:40

sauf que c'est bien la réaction du support qui le fait avancer ... Donc il travaille bien !

le triangle sur roue est soumis à :
son propre poids
la réaction du sol sur les roulettes
la force exercée par le gugusse

tu vois qu'une seule force n'est pas verticale ... c'est bien la force exercée par le bonhomme (égale à l'opposée de la réaction du triangle sur le bonhomme) qui fait avancer le chariot

Posté par
J-P
re : Energie mécanique 24-11-11 à 16:55

Autre approche, plus intuitive, sans calcul:

Energie mécanique

Bilan des forces sur le chariot.

Poids du chariot (en rouge)
La composante normale à la piste du poids de l'enfant (en mauve)
Réaction du sol (en orange)

Comme il n'y a pas de frottement, les forces rouge et orange sur le chariot sont verticales.
La force en mauve soumet donc le chariot à une composante qui "pousse" le chariot vers la gauche.

Donc, le chariot qui était à l'arrêt au début se met en marche vers la gauche.

Le chariot ne change pas d'altitude ---> son énergie potentielle de pesanteur reste fixe.
Mais comme la vitesse du chariot augmente en cours d'expérience, son énergie cinétique augmente.

---> L'énergie mécanique du chariot (seul) augmente en cours d'expérience.
-----

L'énergie mécanique de l'ensemble chariot + enfant ne change pas en cours d'expérience puisqu'il n'y a aucun frottement.

Et donc l'énergie mécanique de l'enfant diminue en cours de route, puisque l'ensemble chariot+enfant conserve son énergie mécanique et que l'énergie mécanique du chariot seul augmente.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
ferenc
re : Energie mécanique 24-11-11 à 17:08

ok c'est cool merci !!
je pense que c'est très clair

Posté par
ferenc
re : Energie mécanique 24-11-11 à 17:10

Juste pour confirmation,
si le chariot est fixé au sol, dans se cas là, la réaction du support ne travail, n'est-ce pas ?
merci

Posté par
ferenc
re : Energie mécanique 24-11-11 à 17:30

Du coup un doute s'installe: (c'est très urgent et important car j'ai un devoir demain, merci beaucoup)

Q1) lorsqu'un pendule oscille, la force T exercé par le fil sur la masse travail ou non ??
Car cette force est perpendiculaire au mouvement donc on a bien T.dr=0 donc elle ne travail pas, mais en même temps c'est cette force qui permet à la masse oscillante de rester sur la trajectoire donc elle devrait travailler, non ?

Q2) Autre chose pour la question précédente (sur le bonhomme et la rampe)
On est bien d'accord que la force de réaction de la rampe sur le bonhomme est interne au système "rampe+bonhomme". Donc le système "rampe+bonhomme" n'a aucune force extérieur et donc la quntité de mouvement \vec{p} se conserve au cours du mouvement ainsi, on devrait avoir :
\vec{p}_i=0 puisque les vitesses de la rampe \vec{V} et celle du bonhomme \vec{v} sont nulles, et \vec{p}_f=M\vec{V}+m\vec{v} en considérant que M est la masse de la rampe et m celle du bonhomme.
Ainsi, on a M\vec{V}+m\vec{v}=\vec{0} , n'est-ce pas ?

Le mouvement de la rampe étant horizontale, on a \vec{V}=(V,0) et celle du bonhomme est
\vec{v}=(v_x,v_y). Ainsi par M\vec{V}+m\vec{v}=0, on devrait avoir:
mv_x+MV=0 et v_ym=0, c'est à dire v_y=0, or je vois trivialement que ce n'est pas le cas, mais je ne comprend où se trouve l'erreur dan mon raisonnement.

Merci infiniment !!!

Posté par
J-P
re : Energie mécanique 24-11-11 à 19:51

Q1
La force T ne travaille pas ... par contre le poids de la masse travaille.

Q2

Citation :
Donc le système "rampe+bonhomme" n'a aucune force extérieur

Et la force d'attraction de la Terre sur le bonhomme (qui n'est pas compensée entièrement par la réaction du support) n'est-elle pas une force extérieure au système "rampe+bonhomme" ?

Posté par
ferenc
re : Energie mécanique 24-11-11 à 19:55

en effet, merci !!



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