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energie potentielle et mécanique
Bonjour, je doit faire un exercice de physique mais je ne comprends pas comment faut-il débuter. Si quelqu'un peut m'aider, je le remercie d'avance.
Enoncé: Une attraction est constituée d'un ril comportant une boucle circulaire de rayon R. Un palet de masse m glisse sans frottements sur le rail. Le palet peut effectuer la boucle complète si sa vitesse au sommet est égale ou supérieur à VR*g (V=racine carée). L'origine de l'energie potentielle est prise au plus bas de la trajectoire.
1)Quelle est l'expression de l'energie potentielle Em du palet en mouvement?
2)Pourquoi l'énergie mécanique Em est-elle constante?
3)Trouver l'expression de la vitesse minimale à laquelle il faut envoyer le palet sur la partie horizontale pour qu'il effectue un tour complet.
4)Calculer cette vitesse avec g=9.8 N/kg et R=1.5m
Bonjour,
Qu'as-tu fait ? Où sont tes propositions de réponses ?
Pour la question 1, as-tu bien vérifié ce que tu as recopié ? Energie potentielle ? Em ou Epp ou Ep... ?
Ah oui je me suis trompée dans la question 1) c'est l'énergie mécanique Em.
Alors je sais que Em=Ec+Ep et que Em est constante car elle ne subit pas de frottements. C'est ensuite que je n'y arrive pas.
D'accord pour ta réponse à la question 2
Mais il faut aussi répondre à la question 1 (littéralement je suppose, puisque tu n'as pas de données numériques).
Justement c'est cela qui me pose problème car il faut que je trouve Ec et Em. Je sais que la formule pour calculer Ec est Ec=1/2*m*v² mais je bloque car dans l'énoncé on me dit que la vitesse au sommet est égale ou supérieur a VR*g
Quand le palet de masse m a la vitesse v (cette vitesse variera fortement le long de la boucle, en montant puis en descendant), son énergie cinétique est bien (1/2).m.v2
Adoptant la base de la boucle pour origine des altitudes et donc des énergies potentielles de pesanteur, quelle est son énergie potentielle en fonction de son altitude h (qui varie de 0 à 2R) ?
Parfait.
Donc réponse à la première question Em = (1/2).m.v2 + m.g.h
OK pour la réponse à la deuxième question : absence de frottements
Troisième question : on connaît la vitesse minimale en haut de la boucle. Donc l'énergie cinétique minimale en haut de la boucle
L'énergie mécanique est constante
Une partie de l'énergie cinétique sur la partie horizontale va devenir énergie potentielle ; l'énergie potentielle est nulle sur la partie horizontale...
Donc tu as tout ce qu'il faut pour calculer l'énergie cinétique minimale à donner au palet quand il est sur la partie horizontale.
Tu n'as pas besoin de connaître m
La diminution de l'énergie cinétique entre la partie horizontale et le haut de la boucle correspond exactement (puisque l'énergie mécanique est constante) à l'augmentation de l'énergie potentielle entre ces deux positions.
Non, sur la partie horizontale Ep =0 et donc Em = Ecmax
Et en haut de la boucle Em = Ecmin + m.g.h
Et l'énergie mécanique est constante...
J'ai essayé de faire quelque chose dite moi si sa peut aller :
Je pars de Em=Ec+mgh
donc =1/2*m*(VR*g)²+m*g*h
(VR*g)²= (m*g*h/m)*2
donc les m se simplifient ?
La première question a permis d'établir que l'énergie mécanique est constante et vaut toujours :
Em = m.g.h + (1/2).m.v2
1) Dans la partie basse (horizontale) :
h = 0
et la vitesse vaut au minimum vB valeur que l'on cherche
Em = (1/2).m.vB2
2) En haut de la boucle :
h = 2R
la vitesse vaut vH et l'on sait que, pour que le palet ne tombe pas (reste soumis à la réaction des rails), il faut que la vitesse soit telle que :
Em en haut de la boucle : Em = m.g.(2R) + (1/2).m.vH2
Il est donc nécessaire que : (1/2).m.vB2 
m.g.(2R) + (1/2).m.(g.R)
ou
vB2 5.g.R
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