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Le mouvement d'une chaine

Posté par
jojoxxp4
12-02-13 à 17:35

Bonsoir,

Une chaine, de masse m, a des maillons identiques. Sa masse m est alors uniformément repartie sur sa longueur L. Cette chaine peut glisser sans frottement sur une table horizontale. Initialement, la chaine est maintenue immobile par un opérateur et la partie de la chaine qui pend a pour longueur d (figure 1.25). Une fois lâchée sans vitesse à l'instant t0 = 0, la chaine se met à glisser. A l'instant t, la partie de la chaine qui pend a pour longueur x et la vitesse a pour valeur V.
Prendre la table horizontale comme niveau de référence pour l’énergie potentielle de pesanteur.

Montrer, qu'a la date t0 = 0, l’énergie mécanique du système {Terre-Chaine-Table} s’écrit:
Em0 = - mg.\frac{d^2}{2L}

Pour la figure:

Le mouvement d\'une chaine


Merci beaucoup pour toute aide


Edit Coll : image placée sur le serveur de l' Merci d'en faire autant la prochaine fois !     

Posté par
Coll Moderateur
re : Le mouvement d'une chaine 12-02-13 à 18:13

Bonjour,

Quelle est la masse de la partie de la chaînette, de longueur d, qui pend de la table ?

Quel est son poids ?

Où se trouve son centre de gravité ?

Posté par
jojoxxp4
re : Le mouvement d'une chaine 12-02-13 à 18:22

Puisque la masse m est uniformément repartie sur la longueur L donc j'ai que:
m/L = constante

L ---> m
d ---> ?
J'obtiens alors que la masse de la partie de la chaînette, de longueur d, qui pend de la table est de:
(dm)/L

Pour calculer son poids:
P = mg = (dm)/L * g = \frac{dmg}{L}

Son centre de gravite se trouve au milieu de BC

Qu'en déduire de tout cela?

Posté par
Coll Moderateur
re : Le mouvement d'une chaine 12-02-13 à 18:24

Je ne sais pas où se trouvent les points B et C...

Que déduire de tout cela ? Tout simplement l'expression de l'énergie mécanique du système Terre-chaînette !

Posté par
jojoxxp4
re : Le mouvement d'une chaine 12-02-13 à 18:29

Ahh désolé donc c'est au niveau de -d/2 que se trouve le centre de gravite!

Mais je n'ai pas compris pourquoi c'est le produit du Poids par la position du centre de gravite?

Posté par
Coll Moderateur
re : Le mouvement d'une chaine 12-02-13 à 18:34

Pour l'instant initial la vitesse est nulle, donc l'énergie cinétique est nulle également.
L'énergie mécanique est donc totalement sous la forme d'énergie potentielle de pesanteur du système Terre-chaînette

EPP = m.g.h

Ici le niveau pour lequel l'énergie potentielle de pesanteur est nulle est celui de la table.

Le centre de gravité de la partie pendante de la chaînette est bien au niveau -d/2

Le reste de la cahaînette est au niveau pour lequel l'énergie potentielle de pesanteur est nulle.

Posté par
jojoxxp4
re : Le mouvement d'une chaine 12-02-13 à 18:41

Ahhh d'accord!!

Donc Em0= Ec0 + Epp0

Em0= Epp0
Em0= m g h = P.h = (dmg/L).(-d/2) = -(mgd2)/2L !!

Je peux à présent me lancer dans la résolution de la suite du problème !
Mercii beaucoupp pour votre aide !

Posté par
Coll Moderateur
re : Le mouvement d'une chaine 12-02-13 à 18:51

Je t'en prie.
À une prochaine fois !

Posté par
jojoxxp4
re : Le mouvement d'une chaine 12-02-13 à 20:51

Oups! Je pense que je bloque de nouveau au niveau des questions qui suivent!

2) En s'aidant de la relation précédente, calculer, à l'instant t, l'énergie mécanique du système {Terre-Chaine-Table} en fonction de m, L, x, V et g.
3) Déduire des question précédentes l'expression de V en fonction de g, L, d et x.


Sachant que mon point de départ a été:
Em(t) = Ec(t) + Epp(t)

Et en procédant de la même manière que la question 1) j'obtiens:
Em(t) = \frac{mx}{2L} (V2 - gx)

Et pour la question 3) sachant que la chaine glisse sans frottement, il y a conservation de l'énergie mécanique et donc:
Em0 = Em(t)
Mais mon problème est que les 2L vont se simplifier!! alors que la question exige une relation en fonction de L, et je n'arrive donc pas à trouver mon erreur!


Merci pour votre patience !

Posté par
Coll Moderateur
re : Le mouvement d'une chaine 13-02-13 à 07:42

Pour la question 2
Tu ne détailles pas ton calcul, mais :
. si je suis d'accord avec ton nouveau calcul de l'énergie potentielle de pesanteur de la chaînette pour l'instant t, c'est-à-dire quand une longueur x pend de la table
. en revanche, je ne suis pas d'accord avec ton calcul de l'énergie cinétique de la chaînette ; quelle est la masse en mouvement ?

Posté par
jojoxxp4
re : Le mouvement d'une chaine 21-02-13 à 10:49

Ahh okeyy fallait donc prendre la masse de toute la chaine puisque c'est toute la chaine qui possède une énergie cinétique et non pas la partie pendante à elle seule !
C'est bon pour la suite!

Mercii beaucoup

Posté par
Coll Moderateur
re : Le mouvement d'une chaine 21-02-13 à 12:02



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