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Le Saut à l'Elastique en Laboratoire
Une maquette de laboratoire simule un saut à l'élastique.
Elle est composée d'un solide de masse m = 100 g,relié à un point fixe par l'intermédiaire d'un élastique.
Lorsque le solide est laché sans vitesse initiale, il chute d'abord librement,puis est retenu lorsque l'élastique se tend. Un dispositif d'enregistrement et de traitement permet d'obtenir les courbes d'énergies de la figure ci-dessous, où la date t = 0 s est l'instant où le solide est lâché.
(c.f. l'image attachée au topic)
a. Identifier les courbes représentant l'énergie cinétique Ec et l'énergie potentielle de pesanteur Epp du solide.
b. Quelle est la courbe représentant l'énergie mécanique Em du solide ? Justifier le fait que les frottements sont négligeables.
c. La quatrième courbe représente l'énergie interne de l'élastique, c'est-à-dire l'énergie qu'il emmagasine lorsqu'il se tend, pour la restituer lorsqu'il se détend. En déduire la date t1 à laquelle l'élastique commence à se tendre.
d. Entre t = 0 s et t = t1, quelle est la variation de l'énergie potentielle de pesanteur du solide ?
En déduire la profondeur de chute correspondante, donc la longueur de l'élastique non tendu.
e. Déterminer l'énergie cinétique maximale de l'objet, puis calculer sa vitesse maximale.
Est-elle atteinte à l'instant où l'objet est au plus bas ?
f. Décrire en quelques mots la suite du mouvement après la date t = 0,25 s.
En déduire sur un graphique l'allure des quatre courbes jusqu'à la date t = 2,0 s
Alors bonjour
J'ai réussi à faire le a) alors pour le b) je ne trouve pas pourquoi les forces de frottements sont négligeables
pour la d) je cherche comment on peut trouver la longueur de l'élastique non tendu
et pour la f j'ai fait ce graphique (c.f. image attachée) et je ne sais pas si ça va.
Pour les graphiques l'axe des abscisse représente le temps en secondes et l'axe des ordonnés l'énergie en Joules.
b) Décris-moi d'abord ce que chaque courbe représente. C'est en comprenant les transferts d'énergie que tu verras pourquoi les frottements sont négligeables
c) Quand commences-tu à avoir de l'énergie ?
b)
L'énergie mécanique est représentée par la courbe 1
L'énergie potentielle de pesanteur est représentée par la courbe 2
L'énergie cinétique est représentée par la courbe 3
Le c) et le e) j'ai oublié de les mettre mais j'ai réussi.
b) donc que peux-tu dire, commente le graphe.
Tu as des transferts d'énergie
c) e) ok
d) tu as fait la première partie de la question ?
f) tu vas poursuivre les tendances observées. A 2s tu vas avoir un "croisement" de courbes 
b) L'énergie potentielle de pesanteur se transforme en énergie cinétique jusqu'à 0,25 sec. donc l'énergie mécanique est toujours la même
d) Oui j'ai fait la première partie de la question
J'ai mis : Entre t = 0 sec. et t = 0,2 sec. l'énergie potentielle de pesanteur diminue de 0,2 J.
f) donc mon graphique est faux ce que je comprends pas c'est que l'élastique se tend et se détend donc pourquoi les courbes se croisent
b) ouais ok. Et si les frottements intervenaient tu observeraient quoi
d) ouais très bien maintenant tu lies les formules entre elles (relation énergie méca et énergie potentielle)
f) non non, elles font comme si elles allaient de croiser mais elles ne le font pas je me suis mal exprimée. Ton graphe est correct
b) si les frottements intervenaient l'énergie mécanique diminuerait
d) Em = Ec + Epp C'est cette formule ???
D'accord et en fait pour la e) j'ai trouvé 0.22 J comme énergie cinétique maximale mais comment dois-je fair pour calculer la vitesse ?
J'ai exactement le même exercice mais je bloque au e) et je ne vois pas comment arriver à 3.32 m/s ...
Car je tombe sur bien d'autres résultats mais jamais ce dernier
Comment tu fais la suite de la courbe qui représente l'énergie emmagasinée par l élastique ?
J'ai trouvé 2,10 m.s-1 comme vitesse maximale.
Je pense que les courbes données (4 couleurs) sont fausses.
Au départ, on a :
0,6 J d'énergie potentielle de pesanteur.
0 J d'énergie cinétique
0 J d'énergie élastique
L'énergie totale est 0,6 J pour l'ensemble Solide + élastique.
En dehors d'une force extérieure qui travaillerait (donc en plus de la force pesanteur), l'énergie de cet ensemble ne peut pas varier.
Or en t = 0,25 s, on a :
0,37 J d'énergie potentielle de pesanteur.
0 23 d'énergie cinétique
0,1 J d'énergie élastique
Donc l'énergie de l'ensemble solide + élastique est : 0,37 + 0,23 + 0,1 = 0,7 J
---> C'est physiquement impossible.
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On dit souvent que (hors frottement) l'énergie mécanique d'un solide se conserve ... donc que :
Epp + Ec = Em = constante.
... Mais ce n'est vrai que si le solide est sous la seule influence de la force pesanteur qui permet de calculer la Epp.
Ici, ce n'est pas le cas.
On doit étudier l'ensemble solide + élastique et la relation devient alors :
Epp + Ec + Ee = constante
avec Ee l'énergie élastique.
... Et cela ressemble très fort à un raté dans le cas des courbes en 4 couleurs.
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Ce n'est que mon avis ... mais je le partage. 
Voici le graphique effectivement une valeur était érronée.
Quant au calcul de 11h05 le voici :
½ * m * v ² = 0,22 J
½ * 0.100 * 0.22 = v²
v = racine(0.011)
v env. = 0.105 m/s
Alors en fait j'ai converti alors qu'il ne fallait pas donc le calcul est
½ * m * v ² = 0,22 J
½ * 100 * 0.22 = v²
v = racine(11)
v env. = 3.32 m/s
Pour les dessins, c'est déjà moins faux ... Mais pas encore vraiment correct.
Pour que l'objet ralentisse, il faut que la force de rappel de l'élastique soit (en module) >= Poids de l'objet.
Donc il faut un "certain" allongement (non nul) de l'élastique avant que le vitesse de descente diminue (en module).
Ici, l'énergie cinétique (donc aussi la vitesse) diminue dès que l'élastique commence à s'allonger ...
Et cela c'est encore faux.
Le problème étant que le schéma de l'énoncé d'où sont tirées les valeurs est de très mauvaise qualité donc je m'excuse mais c'est une représentation assez approximative
Mais il est faux se calcule !
½ * m * v ² = 0,22 J ===> Je suis d'accord
½ * 100 * 0.22 = v² ===> Mais la on doit faire Ec/(1/2)*m =v² Non ?
Effectivement après vérification il faut faire
1/2 * 0.1 * v² = 0.22
d'où V² = 0.22/(1/2*0.1)
d'où V = racine(4.4)
d'où v env. = 2.1 m/s
Par contre, new-nono-xd, est ce que tu es arriver à calculer la profondeur de la chute correspondante ?
Car quand je calcule avec Epp=m*g*z , je trouve z=0.2m....
ce qui à mon gout est totalement faux ...
Ah oui c'est vrai ! c'est une maquette de laboratoire !
Bon bah merci bien en tout cas ! J'ai enfin pu finir l'exercice
Oui moi aussi j'ai terminé mon Devoir Maison merci tu m'as permis de voir les erreurs que j'avais commises
Attention que les dessins de la réponse 27-04-13 à 14:56 sont archi faux.
Une des erreurs (parmi plusieurs autres).
Il est évident que lors des oscillations, la vitesse change de signe (aux points hauts et au points bas du mouvement), en ces endroits, la vitesse s'annulle ... et donc l'énergie cinétique aussi.
Et dans les dessins du message indiqué, l'énergie cinétique ne s'annule jamais, donc ...
Autre remarque, aux points les plus hauts de l'oscillation, (en négligeant les pertes) l'elastique est a nouveau détendu et la vitesse s'annulle (juste avant que le mobile ne redescende), donc toute l'énergie du système (mlasse + élastique) est sous forme de Epp (énergie potentielle de pesanteur). Cela signifie donc que les points hauts de l'oscillation sont à la même altitude que celle du point où on a laché le mobile, Epp est à ces moments là la même que celle du départ.
En pratique, évidemment, il y a des pertes (surtout dans l'élastique) et donc le mobile ne remonte plus à chaque oscillation jusqu'à l'altitude du point de départ, mais en tout cas, au moins les premières oscillations doivent remonter bien plus haut qu'indiqué (par Epp) sur le dessin.
Je m'arrète là ... bien qu'il subsiste encore d'autres grosses anomalies dans les dessins.
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