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exercice ressort incliné utilisation du tes ou tem ?

Posté par
bora
28-08-12 à 21:59

Un ressort de constante de raideur k, de masse négligeable et de longueur à vide l0 est fixé par l'une de ses extrémités à une butée fixe. Il peut osciller sans frottement suivant la ligne de plus grande pente d'un plan incliné d'un angle a par rapport à l'horizontale. On relie l'extrrémité libre du ressort à une petite bille de masse m. On considérera cette bille comme ponctuelle. A l'équilibre, le ressort est comprimé de 1,0 cm par rapport à sa longueur à vide et la bille se trouve en A.

m= 200 g ; a= 20° ; yB= 14 cm ; AB= 20 cm. k=67 N/m


On comprime le ressort de 8,0 cm vers le bas depuis la position d'équilibre puis on lâche le système {bille ressort} sans vitesse initiale.
Calculer la vitesse vA( en m/s) de la bille en A.



pour y répondre j'ai donc d'apres le theoreme de l'energie cinétique :

0,5mva2= -mgsina x  +  0,5kx2

avec x=etirement=0,08 m

ce qui me donne va=1,3m/s

mais avec le teoreme de conservation de l'énergie mécanique :

j'obtient  avec xo=0,09 m  xeq= 0,01 m

VA2 = k/m( xo2-xeq2 ) -2g(xo-xeq)sin a

va =1,46 qui d'apres de nombreuse correction est la bonne réponse ou est mon erreur dans l'application du tec le résultat devrai être le meme ??
merci cordialement

Posté par
Awerdouw
re : exercice ressort incliné utilisation du tes ou tem ? 29-08-12 à 13:15

Bonjour,

J'appelle Xc l'abscisse du point C lorsque le ressort est tendu.
J'appelle Xa l'abscisse du point A lorsque le ressort est à l'équilibre.
J'appelle Xo l'abscisse du point O lorsque le ressort est libre.

Ec = W

Wpoids = mg(Zc-Za) = - mg(Xa-Xc)*sin

Wforce de rappel que j'appelle Wf avec f= -k(X-Xo)Ux

J'indique les vecteurs en gras.

Travail élémentaire de la force de rappel W=-k(X-Xo)dX
dX = d(X-Xo)
W=-k(X-Xo)d(X-Xo) = -0.5kd(X-Xo)²

Wf=\int_{Xc}^{Xa} -0.5kd(X-Xo)² = [-0.5k(X-Xo)]_{Xc}^{Xa} = 0,268 J

Wf = (-0.5k(Xa-Xo)²)-(-0.5k(Xc-Xo)²)

0.5mV²a =  - mg(Xa-Xc)*sin + (-0.5k(Xa-Xo)²)-(-0.5k(Xc-Xo)²)

En remplaçant avec les valeurs numérique, je trouve la mêm vitesse.

Posté par
J-P
re : exercice ressort incliné utilisation du tes ou tem ? 31-08-12 à 14:18

Ton erreur est là : "0,5mva²= -mgsina x  +  0,5kx²"

Ce qui est juste est ceci : 0,5.k.0,09² - mg.sin(a) * 0,08 = 0,5.k.0,01² + 0,5.m.VA²

0,5.k.0,09² est l'énergie élastique du ressort comprimé (avant qu'on ne le lache)
0,5.k.0,01² est l'énergie élastique du ressort quand la bille passe en A.

On a donc:

0,5.k.0,09² - mg.sin(a) * 0,08 = 0,5.k.0,01² + 0,5.m.VA²
0,5*67*0,09² - 0,2*9,81*sin(20°) * 0,08 = 0,5*67*0,01² + 0,5*0,2.VA²

VA = 1,46 m/s
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