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Pendule

Posté par
Blo_
15-02-11 à 23:48

Une petite sphère métallique, de masse m, est suspendue à l'extrémité d'un fil inextensible de masse négligeable et de longueur l. Le fil est accroché par son autre extrémité en un point fixe. On écarte le pendule de la verticale d'un angle \theta_0 sans vitesse initiale.

Données:

 \\ l = 60 cm
 \\ m = 120 g
 \\ \theta_0 = 25°
 \\ g = 9,8 N.kg^{-1}

1. Exprimer l'énergie potentielle de pesanteur de la bille lorsque le pendule est lâché d'un angle en fonction de m, g, l et \theta_0 (on prendra comme position de référence la position M).
- Calculer sa valeur.

2. Exprimer le travail du poids W_{OM}(\vec{P}) fonction de m, g, l et \theta_0 lorsque la bille passe de O en M. Calculer sa valeur.

3. Comparer le travail du poids W_{OM}(\vec{P}) et la variation d'énergie potentielle de pesanteur de la bille lorsqu'elle passe de O en M.

4. En déduire la variation d'énergie cinétique de la bille lorsqu'elle passe de O en M.

MES RÉPONSES:



1. E_pp = mgz = mg(l-lcos\theta_0)
 \\ E_pp = 6,2J

2. W_{OM}(\vec{P}) = mg(z_0-z_M) = mgl(1-cos\theta_0)
 \\ W_{OM}(\vec{P}) = 6\times\10^{-3} J

3. Variation d'E_pp = \lambda E_pp = E_ppM - E_ppO = mg(z_M-z_O) = -W_{OM}(\vec{P})

La variation d'énergie potentielle de pesanteur de la bille lorsqu'elle passe de O en M est égale à l'opposé du travail du poids W_{OM}(\vec{P})

4. Dans mon cours j'ai trouvé cette formule:

\frac{1}{2}mV^2_M - \frac{1}{2}mV^2_O = W(\vec{P}) + W(\vec{T})

mais je ne sais pas quoi en tirer.

Merci de m'aider.

Pendule

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 16-02-11 à 08:36

Bonjour,

Je pars de ta réponse à la question 3
Cette réponse est tout à fait correcte.

Maintenant je regarde les deux applications numériques des questions 1 et 2 :
6,2 J pour la question 1
6.10-3 J pour la question 2

Or, je pense que tu es d'accord si je te dis que tu aurais dû trouver la même valeur, d'après le résultat de la question 3 !

Alors, recommence les "deux" applications numériques pour les questions 1 et 2 (je te signale que les deux résultats que tu annonces sont faux tous les deux).

Posté par
Blo_
re : Pendule 16-02-11 à 09:39

Effectivement, j'aurais pu vérifier.

Donc je recommence:

 \\ E_pp = mgz_O = mg(l-lcos\theta_O)
 \\ E_pp = 1,2\times\10^{-1}\times\9,8\times\(6\times\10^{-1}-6\times\10^{-1}\times\cos25^{\circ})
E_pp = 6,2\times\10^{-3}J


 \\ W_{OM}(\vec{P}) = mg(z_O-z_M) = mgl(1-cos\theta_O)
 \\ W_{OM}(\vec{P}) = 1,2\times\10^{-1}\times\9,8\times\6\times\10^{-1}\times\(1-cos25^{\circ})
W_{OM}(\vec{P}) = 6,2\times\10^{-3}J

Apparemment c'est toujours faux mais ne vois pas où est l'erreur.

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 16-02-11 à 10:47

Ta calculette travaille en radians et non pas en degrés. Voilà d'où vient l'erreur !

. Ou bien
Paramètre ta calculette pour les degrés
. Ou bien
ne touche pas au paramétrage de ta calculette, mais transforme 25° en radian

Le genre d'erreur à éviter au bac !

Posté par
Blo_
re : Pendule 16-02-11 à 13:31

J'ai pensé à ça moi aussi et ai dait un reset puis j'ai verfié avec Google et cos 25 fait bien 0,99...

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 16-02-11 à 13:48

Eh non !

cos(25 rad) 0,991 203 ...

cos(25°) 0,906 308 ...

Si je te dis que c'est de là que vient l'erreur, c'est que je l'ai vérifié

Posté par
Blo_
re : Pendule 16-02-11 à 14:05

Ah okay, je ne savais pas que Google aussi était en radians.
Problème réglé.

E_pp = 0,07J
W = 0,07J

Bon?

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 16-02-11 à 15:48

L'unité "officielle" pour la mesure des angles est le radian. Mais le degré a encore de beaux jours devant lui.

C'est cela ; mais l'arrondi est un peu "violent" quand même. Tu aurais pu garder deux chiffres significatifs.

Posté par
Blo_
re : Pendule 16-02-11 à 16:08

Très bien, merci.

Peux-tu m'aider pour la quatrième question.

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 16-02-11 à 17:43

La relation que tu as trouvée dans ton cours est correcte.

Que vaut (1/2)mVO2 et pourquoi ?

Que vaut 2$ \rm{W(\vec{T}) ? et pourquoi ?

Les formules ne servent à rien si on ne commence pas par comprendre les phénomènes physiques.

Posté par
dragonlord
re : Pendule 22-03-11 à 01:46

Salut,
je reviens sur ce sujet car je suis sur cet exercice, je bloque juste sur la dernière question, si quelqu'un pouvait me guider ça serait sympa

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 22-03-11 à 07:35

Bonjour,

Que réponds-tu aux deux questions que j'ai posées le 16-02 à 17 h 43 ?

Posté par
dragonlord
re : Pendule 22-03-11 à 23:47

Et bien c'est justement la ou je bloque, je dirais que
(1/2)mV^2 = 0 car je pense que V=0
et que W(T)= 0 car le fil est inextensible mais je n'en suis pas sur du tout =/.

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 23-03-11 à 07:38

Oui, V0 = 0 ("sans vitesse initiale" précise l'énoncé) ; donc (1/2)mV02 = 0

Oui, W(T) = 0 car le fil est inextensible et la force de traction qu'il exerce est à chaque instant perpendiculaire au déplacement ; donc le travail de cette force est nul.

La suite est donc facile...

Posté par
dragonlord
re : Pendule 23-03-11 à 16:52

Donc on en déduit que:
(1/2)mV^2_M = W_OM (P)
 \\ (1/2)mV^2_M = 6,6.10^-2
Et que la variation d'énergie cinétique de la bille lorsqu'elle passe de de O en M est donc égal a 0.066 joules.

C'est ça?

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 23-03-11 à 20:42

Mais oui... !

Posté par
dragonlord
re : Pendule 24-03-11 à 01:18

Ok super merci !

Posté par
Coll Moderateur
re : Pendule 24-03-11 à 07:27

Je t'en prie.
A une prochaine fois !



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