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Énergie potentielle de pesanteur

Posté par
noemie
11-05-16 à 11:27

Bonjour,
Je dois rendre des exercices pour la rentrée et j'aimerai savoir si le début de celui-ci est juste (je ne suis pas sûre d'avoir bien compris le cours). Merci de me dire où je me suis trompée

Énoncé
Le 29 mai 2010, Taig Khris, tripe champion du monde de roller sur rampe s'est lancé du haut du premier étage de la Tour Eiffel sur une rampe géante de 12,5m en contrebas, battant ainsi le record jusqu'alors détenu par un américain.

Données:
Masse de Taig Khris avec son équipement: 90kg
g: 9,81 USI

Ce que j'ai fait:
1. Epp=m\times g\times za
a. Epp(sol)=90\times 9,81\times 0=0 kJ
b. Epp(1er étage)=90\times 9,81\times 57,63=51 kJ
c. Epp(2eme étage)=90\times 9,81\times 115,73=102 kJ
d. Epp(3eme étage)=90\times 9,81\times 276,13=244 kJ

2. La prof nous a donné ça pour nous aider (mais je ne vois pas trop ce que je peux en faire):
hauteur d'une chute = altitude objet au départ - altitude objet à l'arrivée

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 11:32

Mince j'ai oublié les questions! Les voilà...
1. Déterminer l'énergie potentielle de pesanteur de Taig Khris au premier étage si l'origine O, telle que Epp = 0J, est prise:
a. au niveau du sol
b. au niveau du 1er étage
c. au niveau du 2ème étage
d. au niveau du 3ème étage.
2. Pourquoi dit-on que l'énergie potentielle de pesanteur est une grandeur algébrique?

Je vais aussi poster une photo de l'image dans un instant.

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 11:41

Désolée pour la qualité, je ne peux pas mieux faire...
L'axe est z et le niveau pris est a, sur cet axe.
Les données sont:
57,63m (hauteur 1er étage)
115,73m (hauteur 2e étage)
276,13m (hauteur 3e étage)

Énergie potentielle de pesanteur

Posté par
picard
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 14:02

Bonjour.

Je crois que vous n'avez pas le bon outil.

Dans un champ de pesanteur uniforme, l'énergie potentielle de pesanteur d'un corps de masse m est donnée par :
Ep = m g (z - zréf))

Dans cette relation, z représente l'altitude du corps (repérée sur un axe vertical orienté de bas en haut) et zréf, l'altitude de l'état de référence.

L'état de référence est un état choisi arbitrairement (et indépendamment  du choix du niveau de l'altitude zéro) dans lequel, l'énergie potentielle est nulle.

Dans la cas de votre exercice, cela donne, pour le...

     a) : zréf = zsol = 0     et    zskater = z1° ét = 57.63 m     soit : Ep = m g (z - zréf)) = 909.81 (57.63 - 0) = 5.09104 J
                                                                   ... / ...
     d) : zréf = z3° ét = 276.13 m     et    zskater = z1° ét = 57.63 m     soit : Ep = m g (z - zréf)) = 909.81 (57.63 - 276.13) = -1.93105 J.

Je vous laisse digérer tout ça et trouver les réponses manquantes.

A plus.

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 14:25

Il manque quelque chose...
(j'ai fait les calculs en m'inspirant des vôtres mais je ne les poste pas)
a. 5,09 x 104J
b. environ -5,13x 104J
c. -1,93 x 105J
d. ??

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 18:19

Posté par
gbm Webmaster
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 18:30

Noémie,

Picard (que je salue ) t'a rappelé tout ce qu'il faut savoir par rapport à ton cours :

Dans un champ de pesanteur uniforme, l'énergie potentielle de pesanteur d'un corps de masse m est donnée par :
E_p = m \times g  \times (z_{skater} - z_{ref})

Dans cette relation, z_{skater} représente l'altitude du corps (repérée sur un axe vertical orienté de bas en haut) et z_{ref}, l'altitude de l'état de référence.

L'état de référence est un état choisi arbitrairement, dans ton exercice on te demande de faire le calcul pour :
a) z_{ref} = 0 ~m
b) z_{ref} = 57,63 ~m (hauteur 1er étage)
c) z_{ref} = 115,73 ~m (hauteur 2e étage)
d) z_{ref} = 276,13 ~m (hauteur 3e étage)

Ensuite, dans tous les cas z_{skater} =  57,63 ~m (hauteur 1er étage)

Ce ne sont désormais que des applications numériques.

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 18:36

C'est ce que j'ai fait...

Mais est-ce que c'est bon?
a. Epp = 5,09 x 104J
b. Epp = 0 J
c. Epp = -5,13x 104J
d. Epp = -1,93 x 105J



PS: comme Picard a fait les calculs, je ne les ai juste pas réécrits.

Posté par
gbm Webmaster
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 19:25

Bah alors, ai confiance en toi dans tes applications numériques.

m est bien en kg
g = 9,81 N/kg
z en m

donc il n'y a aucune raison que ce soit faux.

Du coup qu'en conclues-tu pour la question 2 ?

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 19:32

Peux-tu quand même vérifier que c'est juste stp ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 19:38

a et d déjà corrigés par Picard
b est immédiat comme zskater - zref = 0
OK pour c

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 19:46

Merci
Par contre pour la deuxième question, c'est le vide... Tu ne pourrais pas me donner une mini piste stp ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Énergie potentielle de pesanteur 11-05-16 à 19:54

Citation :
2. Pourquoi dit-on que l'énergie potentielle de pesanteur est une grandeur algébrique?


Qu'est-ce qu'une grandeur algébrique ?

Qu'est-ce que Picard t'a expliqué au sujet de l'altitude de référence prise pour chaque calcul ?

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 12-05-16 à 08:28

Une grandeur algébrique c'est une grandeur qui peut être positive et/ou négative?

hauteur d'une chute = altitude objet au départ (z) - altitude objet à l'arrivée (z')
Si z est plus grand que z' alors on aura une Epp positive et dans le cas contraire, elle sera négative, c'est bien ça?

Posté par
gbm Webmaster
re : Énergie potentielle de pesanteur 12-05-16 à 10:56

Yep, dans l'idée, voici une autre illustration de la notion :



Posté par
picard
re : Énergie potentielle de pesanteur 12-05-16 à 13:47

Salut Gbm et merci d'avoir pris le relais !  

Noémie, faites attention de ne pas confondre...
     l'énergie potentielle de pesanteur     Epp = m g (z - zréf)     soit encore Epp = m g z + K       grandeur algébrique, définie à une constante près (K = m g zréf ) dont la valeur dépend du choix de l'état de référence et de celui de l'origine des altitudes.

     et la variation d'énergie potentielle de pesanteur d'un corps entre deux états     Epp = Epp finale - Epp initiale     soit encore     Epp = m g (zfinale - zinitiale)    cette quantité est indépendante du choix de l'état de référence et de celui de l'origine des altitudes.

A plus.

Posté par
gbm Webmaster
re : Énergie potentielle de pesanteur 12-05-16 à 14:22

Salut picard, et merci pour cette précision

Posté par
noemie
re : Énergie potentielle de pesanteur 12-05-16 à 15:32

Donc c'est bon ou pas?



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