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Mécanique en physique
Balle de tennis
1) Le record du monde de vitesse au service est de 263 km/h
a) convertir cette valeur en m/s
b) cette mesure est effectuée lorsque la balle franchit le filet. Réfléchir et proposer deux arguments permettant d'évaluer si la vitesse de la balle au moment où elle quitte la raquette est supérieure ou inférieure à la vitesse lorsqu'elle passe le filet. Peut on a priori proposer une réponse à cette interrogation ?
Au cours d'un service de tennis la balle part d'une altitude de h0=2,70 m au moment de l'impact de la raquette, avec une vitesse de v0=52.0m/s. Nous supposerons qu'il n'y a pas des frottement.
2) Calculez d'une part l'énergie cinétique initiale notée Ec0 et d'autre part l'énergie potentielle de pesanteur initiale, noté Ep0. Nous supposerons l'énergie potentielle de pesanteur nulle à l'altitude z=0.
3) quelle est l'évolution de l'énergie potentielle de pesanteur au cours de ce mouvement ?
4) Définir l'énergie mécanique et préciser son évolution au cours du mouvement, en justifiant.
5) quelle est l'évolution de l'énergie cinétique au cours de ce mouvement ?
6) de manière littérale, donner l'énergie cinétique finale, notée Ec1 en fonction des énergies Ec0 Ep0 et Ep1, cette dernière étant l'énergie potentielle de pesanteur lorsque la balle passe le filet.
7) Vérifier que la formule littérale donnant la vitesse de la balle lorsqu'elle passe le filet (hauteur h1) est : v1= racine carrée de v0²+2g(h0-h1)
8) Calculer la valeur numérique de la vitesse de la balle lorsqu'elle passe le filet. Nous supposerons que la balle passe à une altitude de 95 cm du sol (si cela n'a pas été réussi de manière littérale à la question précédente, le raisonnement peut être détaillé ici)
Donnée : masse de la balle de tennis : m=58.0g
Intensité de pesanteur : g=9.81 N.Kg-1
Où j'en suis :
1) a) 263/3.6 = 73 m/s
b) Lorsque la balle de tennis quitte la raquette, elle a reçue un effort qui lui a apporté de l'énergie lui donnant de la vitesse. Néanmoins les frottements ralentissent cette vitesse. Sans nouvel apport d'énergie et en présence de frottement la vitesse diminue.
La vitesse de la balle au moment de passer le filet sera donc inférieur à la vitesse où elle quitte la raquette.
2) Ec0 = 1/2mv²
= 1/2 x 0.058 x (52.0)²
= 78.4 J
Ep0 = mgh
= 0.058 x 9.81x 2.70
= 1.5 J
3) au cours de ce mouvement l'énergie potentielle de pesanteur augmente
4) l'énergie mécanique d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur. Nous supposons qu'il n'y a pas de frottement, or si il n'y a pas de frottement l'énergie mécanique reste constante au cours du mouvement.
5) Au cours du mouvement , l'énergie cinétique diminue
6) Comme il n'y a pas de frottement : (Ec0+Ep0) - Ep1 = Ec1
7) 8) Je ne sais pas comment y répondre
Pouvez vous vérifier mes réponses et me dire si j'ai fait des erreurs et m'aider pour les 2 dernières
Merci
S'il vous plait... Je voudrais juste que vous vérifiez mes réponses et que vous m'aidiez pour les deux dernières.. 
1b)
- La balle perd de l'altitude entre le moment du service et son arrivée au niveau du filet : cela (seul) aurait pour effet d'augmenter la vitesse en cours de trajet.
- Entre le moment du service et son arrivée au niveau du filet, la balle subit les frottement avec l'air : cela (seul) aurait pour effet de diminuer la vitesse en cours de trajet. (sauf cas très improbable de vent errière trs violent).
Il y a donc 2 effets de sens opposés et, sans calcul , on ne peut donc pas dire a priori, si la vitesse de la balle au moment où elle quitte la raquette est supérieure ou inférieure à la vitesse lorsqu'elle passe le filet.
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3)
L'énergie potentielle de pesanteur dimonue au cours du mouvement.
Delta Epp = m.g.(h finale - h service) (donc Delta Epp < 0)
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7)
1/2.m.Vo² + mgho = 1/2.m.V1² + mgh1 (conservation de l'énergie mécanique)
Vo² + 2.g.ho = V1² + 2.h1
V1² = Vo² + 2.g(ho - h1)
V1 = RCarrée[Vo² + 2.g(ho - h1)]
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Sauf distraction. 
Merci beaucoup
Du coup pour la 8, peut tu me dire si j'ai bon ? :
8) v1= racine carrée de (52.0)²+2x9.81x(2.70-0.95)
= 52,3 soit 52 m/s
car il n'y a pas de frottement pour ralentir la balle
Ai-je juste ?
La vitesse initiale étant donnée avec 3 chiffres significatifs, il serait avisé de faire la même chose avec la vitesse V1.
V1 = 52,3 m/s
bonjour, je ne comprends pas pour la 7 et 8, est ce que vous pouvez plus detailler les demarches?
Merci en avance
Bonsoir,
Question 7 :
Que dire de plus que l'explication qui est fournie ?
Les frottements étant négligés, l'énergie mécanique de la balle est la même à son point de départ et au moment où elle franchit le filet.
Il y a seulement une petite faute de frappe à la deuxième ligne de l'explication fournie par JP
il faut lire : Vo² + 2.g.ho = V1² + 2.g.h1 à la place de Vo² + 2.g.ho = V1² + 2.h1
Cela n'a pas de conséquence sur la suite puisque le "g" manquant revient normalement dans la suite du calcul.
Question 8 :
C'est l'application numérique de la relation obtenue à la question précédente.
Si tu as besoin de plus d'explications il te faut poser des questions précises.
Ton "Je ne comprends pas" est insuffisant pour comprendre ce que ... tu ne comprends pas !
Bonjour,
Le probleme est que je ne comprends pas comment le g est conservé, si on change de coté pour le g les deux g se compense, mais ensuite j'ai pensé que g ne peux pas prendre une valeur negative c'est pour ca que nous avons 2g. Suis-je tort ? Si ce n'est pas trop a demander est ce que vous pouvez faire etape par etape les calcules pour que je ne vous derange plus.
Et si je comprends la question 7, la 8 n'est plus un probleme
Merci en avance
As tu compris l'équation
(1/2).m.(V0)² + mgho = (1/2).m.(V1)² + mgh1
qui traduit la conservation de l'énergie mécanique ?
(1/2).m.(V0)² + mgho = (1/2).m.(V1)² + mgh1
(V0)² + gho = (V1)² + gh1
Normalement je trouve ca,
Et apres les g ne se compense pas ?
Ta simplification " par m " est fausse
Le bon calcul donne :
(1/2).m.(V0)² + mgh0 = (1/2).m.(V1)² + mgh1
soit : (1/2).(V0)² + gh0 = (1/2).(V1)² + gh1
Il te faut maintenant multiplier par 2 les deux membres de cette égalité :
Qu'obtiens tu ?
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