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énergie potentielle élastique.

Posté par
kamikaz
19-02-20 à 07:58

Bonjour,
Merci d'avance.

On accroche à un ressort de raideur k=40N/m et de longueur à vide l0=0,6m , une sphère de masse m=500g . L'ensemble est en équilibre.La longueur du ressort est alors noté l.

1) Établir une relation entre la tension T du ressort et le poids P.

2) Calculer la longueur l.

3) Déterminer l'énergie potentielle du système (sphère+support) dans le champ de pesanteur, lorsqu'il est écarté de x=0,2m de sa position d'équilibre.
On choisira la constante Ep0 de manière que l'énergie potentielle soit nulle quand le système est en équilibre et g=9,8N/kg.

Posté par
mmalou Webmaster
re : énergie potentielle élastique. 19-02-20 à 08:38

Bonjour

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q01 - Que dois-je faire avant de poster une question ?



donc on attend tes pistes....

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 19-02-20 à 20:05

1) Ep=-W(T)

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 19-02-20 à 23:38

Bonsoir,

Pas clair tout ça !
Le titre du topic parle d'énergie potentielle élastique, mais l'énoncé n'évoque que de l'énergie potentielle de pesanteur.

Ta participation se limite à une "formule" dont on ignore la signification. Tu ne t'es pas beaucoup fatigué ....

Et si tu prenais les choses dans l'ordre de l'énoncé en postant pour commencer le résultat de tes recherches concernant les question 1 et 2 ?

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 20-02-20 à 07:11

Bonjour

1) le travail W(T) de la tension = - le travail W(P) du poids.

W(T)=-W(P).

2) on a Ep0=mg(l-lo). (Ep: l'énergie potentielle , m la masse).

Or Ep0=0 J

Donc mg(l-lo)=0


0=mg(l-lo)

mgl-mglo=0

mgl=mglo

l=lo

l=0,6m

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 20-02-20 à 10:05

Question 1 :

Comme tu le sais probablement, calculer le travail d'une force suppose que celle ci se déplace.
Ici la sphère est en équilibre : Aucune des deux forces qui s'exerce sur elle ne se déplace donc aucune des deux ne travaille.
De plus, la question demande une relation entre T et P et non entre W( \overrightarrow{T} ) et  W( \overrightarrow{P} )

La bonne méthode consiste à appliquer une des lois  bien connues de la physique au sujet de l'équilibre de la sphère. (Préciser quelle est cette loi)

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 09:01

Bonjour , quelle loi ?

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 10:11

Lorsque un corps est en équilibre sous l'action de deux forces celles ci sont opposées.
Elles ont donc même direction, sens contraire et même intensité.

Pour en savoir plus :

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 15:31

D'accord donc ici \vec{P}+\vec{T}=\vec{0}

D'où \vec{P}=-\vec{T}

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 16:44

Oui, c'est exact mais cela ne répond pas exactement à la question posée.
En effet, on ne te demande pas une relation entre  \vec{T} et  \vec{P}, on te demande une relation entre T et P

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 20:03

Bonsoir , dans ce cas T=P

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 20:22

Exactement !

Question 2 :
Tu trouves donc que le ressort garde la même longueur qu'on lui accroche ou non la sphère.
Un peu étonnant non ?
Laisse tomber l'énergie potentielle pour cette question et concentre toi plutôt sur la loi de Hooke concernant les ressorts.

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 20:23

La question 2 maintenant .

2) J'ai essayé ...

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 20:31

Ah message croisé , donc vous me conseillez de laisser tomber l'énergie potentielle élastique ...

Pourquoi ??


Mon cours porte sur cette leçon pourtant .

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 20:32

Tu trouves donc que le ressort garde la même longueur qu'on lui accroche ou non la sphère.
Un peu étonnant non?
effectivement

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 22:45

Ok , d'après la loi de Hook , T=k×∆l , k: raideur , ∆l : allongement.

On sait que T=P or P=0,5×9,8=4,9N

D'où T=4,9N.

Donc 4,9=40×∆l

∆l=\dfrac{4,9}{40}=\dfrac{49}{400}≈0,12m

l=0,12m.

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 22:57

Décidément tu as un faible pour les résultats invraisemblables.
Voilà donc un ressort de longueur 60cm, on lui accroche une sphère de masse 500g et sa longueur devient égale à 12 cm.

Pourtant tu as employé une méthode correcte.
Je te laisse réfléchir .....

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 23:07

Euh oui , comment faire pour ne plus passer pour çà ?

Alors j'avais pas vu le lo.

D'après Hooke ,

T=k×∆l

T=k×(l-lo)

4,9=40×(l-0,6)

l=\dfrac{28,9}{40}=\dfrac{289}{400}≈0,72m

l=72cm .

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 23:19

En effet :
L = L0 + mg / k = 0,60 + (0,5 * 9,8) / 40 0,72m

Conclusion : Penser à vérifier, lorsque c'est possible, la vraisemblance d'un résultat.

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 21-02-20 à 23:32

Conclusion : Penser à vérifier, lorsque c'est possible, la vraisemblance d'un résultat. Mais comment ??

3) Maintenant , comment faire ?

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 22-02-20 à 00:07

Un ressort qui ne s'allonge pas  ou qui raccourcit quand on lui accroche une masse cela devrait immédiatement attirer l'attention.
On peut multiplier les exemples à l'infini :

Parmi ceux déjà rencontrés par ailleurs :
Une distance Terre - Lune de 384 km
Un courant électrique de 50 mA pour alimenter le moteur d'un TGV
etc ...

Question 3 : Appliquer les règles de calcul concernant l'énergie potentielle de pesanteur.

énergie potentielle élastique.

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 22-02-20 à 00:08

Ok

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 22-02-20 à 00:12

Énergie potentielle élastique non ?

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 22-02-20 à 00:23

∆Ep=\dfrac{1}{2}k(x_{A}²-x_{B}²)

Donc EpA-EpB=\dfrac{1}{2}k(x_{A}²-x_{B}²)


Or EpA=0J

Donc -EpB=\dfrac{1}{2}k(x_{A}²-x_{B}²)

EpB=-(\dfrac{1}{2}k(x_{A}²-x_{B}²))

EpB=-(\dfrac{1}{2}×40(0,2²-0²)=-0,8J

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 22-02-20 à 08:55

Retour à l'énoncé :
3) Déterminer l'énergie potentielle du système (sphère+support) dans le champ de pesanteur, lorsqu'il est écarté de x=0,2m de sa position d'équilibre.

La question ne porte pas sur l'énergie potentielle élastique, mais sur l'énergie potentielle de pesanteur.

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 22-02-20 à 09:09

Bonjour ,

Donc Epp=mg(za-zb)

Or za=0

D'où Epp=mg(-zb)

Zb=x=0,2m

Epp=0,5×9,8×(-0,2)

Epp=-0,98J

Posté par
odbugt1
re : énergie potentielle élastique. 22-02-20 à 10:59

Ton résultat numérique est exact, mais la justification n'est pas claire.

On définit l'énergie potentielle de pesanteur à partir de sa variation :
ΔEpp = m * g *  Δz

ce qui donne ici :  Epp(B) - Epp(A) = m * g * (zB - zA)  (relation 1)

L'énoncé impose Epp(A) = 0
Sur l'axe Oz (Voir figure) je choisis, pour simplifier, l'origine des altitudes au point A
donc z(A) = 0
La relation (1) devient : Epp(B) = m * g * zB

Application numérique :
Epp(B) = 0,5 * 9,8 * (-0,2) = - 0,98J

Posté par
kamikaz
re : énergie potentielle élastique. 22-02-20 à 11:13

D'accord , merci .



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