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
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
=
= 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.
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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