Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Les énergies
Bonjour,
j'ai un exercice en physique sur les énergies qui me pose problème ...
Document 1
L'arc long anglais (longbow) s'est révélé être une arme décisive pendant une grande partie de la guerre de Cent Ans. L'épave du Rose-Mary, navire anglais coulé en 1545, un siècle après la fin de cette guerre, en contenant 137, ce qui a permis une étude approfondie de leurs caractéristiques.
Le longbow est constitué d'une seule pièce en bois d'if (bois d'une grande élasticité) et mesure entre 1,70 m et 2,10 m. Pour l'utiliser, il faut écarter la corde de 71 cm par rapport à sa position d'équilibre, l'arc emmagasinant ainsi une énergie de 110 J. Les archers tiraient des flèches de 70 g qui avaient une portée située entre 165 m et 230 m.
Consignes :
- Les calculs seront menés avec une expression littérale utilisant du texte avant l'application numérique.
- Tous les résultats seront donnés avec un nombre correct de chiffres significatifs et avec une unité adaptée.
Questions :
1. a) Sous quelle forme l'arc emmagasine-t-il de l'énergie ?
L'arc emmagasine de l'énergie potentielle de pesanteur.
b) Quelle forme d'énergie la flèche reçoit-elle ?
La flèche reçoit de l'énergie cinétique.
c) En utilisant le principe de la conservation de l'énergie, exprimer puis calculer la vitesse de la flèche quand elle quitte l'arc.
Ici je pensais utiliser : Em = Ec + Epp, mais on a pas l'énergie mécanique. Alors j'ai fait Ec : 1/2 * m * v^2 afin de trouver la vitesse, mais je ne vois pas où se trouve la valeur de l'énergie cinétique... Je suis perdu ...
d) Un archer tire une flèche verticalement. A quelle hauteur cette flèche va-t-elle monter si l'énergie mécanique est conservée ?
Ici je pense utiliser la formule Epp = m * g * h
e) En réalité la flèche monte moins haut. Peut-on considérer qu'elle est en chute libre ? Justifier
Euhh pas trop compris ... x)
Si quelqu'un pouvait m'éclairer sur le sujet ... Ce serait super sympa 
Bonjour Redsky
La réponse 1.a) n'est pas correcte, ce qui donne l'énergie à la flèche n'est pas la pesanteur.
A ton avis qu'est-ce ?
pour la 1.b) c'est bon.
pour la 1.c) tu n'as pas besoin explicitement de calculer Em mais tu sais que Em est conservée durant le mouvement donc en écrivant une égalité entre 2 positions précises de l'arc tu devrais y arriver.
Je te laisse réfléchir.
Alors ...
Pour la 1. a) Si ce n'est pas de l'Epp, c'est obligatoirement de l'énergie mécanique qu'emmagasine l'arc...
c) Alors je reprends ... Si je fait comme t'as dis avec la loi de conservation d'énergie j'obtient :
v = \sqrt{\frac{Ec}{m/2}}
= \sqrt{61*\frac{2}{70}}
= 2,1 m/s
C'est ça ? Ou je n'y suis pas du tout ? :/
Non il s'agit de l'énergie potentielle élastique.
Je te montre comment amorcer :
On sait que l'énergie mécanique est conservée durant la relaxation de l'arc donc :
Au début lorsque l'arc est étiré nous avons : où mgz est l'énergie potentielle de pesanteur et ici
est la vitesse initiale lorsque l'arc est étiré.
Ensuite lorsque la flèche quitte l'arc on peut aussi écrire où bien sûr cette fois l'énergie potentielle élastique est nulle car l'arc n'est plus tendu. Ici
est la vitesse finale. Bien sûr tu vois que les mg se simplifient des deux côtés car on reste à altitude z constante. Est-ce que tu vois mieux comment continuer ?
Alors j'ai retenté avec ton calcul...
J'ai aussi vu qu'une aide était donné dans un autre document.
Document 3
Un lance-pierre est constitué d'une fourche rigide en bois et d'un élastique.
L'énergie potentielle élastique emmagasinée par le lance-pierre est définie par l'expression :
où x est la variation de longueur de l'élastique et k sa raideur, dont la valeur ici est k = 100 N.m^-1
J'ai donc écrit une égalité :
E(étiré) = E(détendu)
Est-ce que je suis sur la bonne voie ?
Oui tu as compris la manière de faire.
Juste tu peux tout de suite écrire que est nulle à l'instant initial afin de ne pas le mettre dans ta formule et littéralement
Ensuite attention aux unités ! Les masses en kg, les longueurs en m.
Okay génial merci !
Je viens de comprendre 
J'ai encore une question pour la d,
Je cherche donc l'altitude que je trouve par la formule :
Avec m = 70 * 10^-3 kg
g = 9,81 N/kg
Epp = Em - Ec
et là je suis de nouveau bloqué ...
Ici aussi en supposant que Em est constant tu peux y arriver.
Donc :
A l'instant où la flèche quitte l'arc :
A l'instant où la flèche atteint la hauteur maximum sa vitesse est nulle donc :
et en égalisant ces deux relations car Em est constant on a :
Mais tu comprends bien que
est simplement la hauteur parcourue par la flèche. Appelons la h. Donc on a
. Au passage tu vois que ça ne dépend pas de la masse. En effet le mouvement d'un corps dans un champs de pesanteur est indépendant de la masse.
Cependant ...question e) ...
NB : Ici n'est rien d'autre que la vitesse de la flèche lorsqu'elle quitte l'arc elle correspond donc à ce qu'on a appelé
D'accord ... je comprends mieux maintenant ...
On a alors :
Vu que à l'altitude max la vitesse est nulle, on supprime Ec (Ec étant égale à 0), mais on le met de l'autre côté vu que v0 = vf.
En fait il y a beaucoup de simplifications à faire...
Mais pour h = 5*10^-1 m, j'ai un doute ... Cela me parait peut pour la hauteur, est-ce normal ?
Et donc la question e :
La flèche n'est pas en chute libre, car le mouvement d'un corps dans un champs de pesanteur est indépendant de la masse, vu que les masses se simplifient dans l'équation, l'objet ne peut donc pas être en chute libre.
En effet et c'est parce que la vitesse n'est pas correcte.
As-tu converties correctement ?
Moi je trouve une vitesse de 27 m/s.
Cela ferait une hauteur de 37 m.
Pour la question e)
Par définition un corps est en chute libre lorsque seul le poids s'applique sur lui.
Or dans la réalité penses-tu qu'il n'y que le poids à considérer ?
Alors je reprends mon calcul :
Et avec les chiffres significatifs :
Est-ce correct ?
Pour la question e, je pense que dans la réalité, il y a la masse et l'attraction de la Terre à prendre en compte. Mais ici, vu que les masses se simplifient, il n'y a que l'attraction de la Terre qui joue, donc l'objet ne peut pas être en chute libre sinon la masse entrerait en compte.
Pour ton calcul de vitesse oui mais :
- Pas besoin de préciser dans le calcul en effet c'est bien l'élongation
qui est égale à 71 cm donc pas besoin de mettre le "-0".
- Il y a deux chiffres significatifs donc tu as bien
Pour la question e, je pense que dans la réalité, il y a la masse et l'attraction de la Terre à prendre en compte.
Oui c'est fait, c'est l'énergie potentielle de pesanteur.
donc l'objet ne peut pas être en chute libre sinon la masse entrerait en compte.
Non. La vitesse d'un corps en chute libre est indépendante de la masse. Comme tu l'as constaté les masses se simplifient.
Dans la réalité il y a aussi des forces de frottements fluide qui s'opposent au mouvement et qui "freinent" le corps donc il ira moins haut.
Okay merci
Et pour la question e :
La flèche est bien en chute libre, la vitesse et la masse sont indépendantes l'une de l'autre, en effet on voit que dans notre calcul les masses se simplifient. Dans la réalité, il y a également l'attraction de la Terre (avec Epp) et également les forces de frottements qui vont freiner le corps à prendre en compte.
Par définition un corps en chute libre n'est soumis qu'à son propre poids.
Donc
dans la réalité la flèche n'est pas en chute libre car il existe aussi une force de frottement qui provoque une diminution de l'altitude de la flèche.
Annuler
connectez vous