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Niveau première
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pendule

Posté par
beckman
25-12-16 à 19:49

salut ,aidez moi s'il vous plait a résoudre cet exercice:Un pendule est formé d'une tige rédige OA,
de longueur l = 50cm, de masse négligeable
et d'un corps ponctuel placé en A de masse
m=200 g .
On écarte le pendule d'un angle α = 30◦
par rapport à sa position d'équilibre stable
et on le lance avec une vitesse initiale −→V
orthogonale à la droite (OA) .
Les
frottement sont négligeable . On prend l'état de référence pour l'énergie potentielle de pesanteur
le plan horizontal qui passe par O' et l'axe
−→
O′
z orienté vers le haut .
On donne g = 10N/kg
1. Déterminer la valeur minimale de v0 pour que le pendule puisse effectue un tour complet:
2. Sachant qu'on le lance avec une vitesse v0 = 4, 5m/s , déterminer les valeurs minimales
et maximales de la vitesse du corps et son énergie cinétique .

j'ai appliqué la conservation de l'energie mécanique au point ou la pendule est écarté et a la verticale de la position d'équilibre c.a.d z=2l
Em0=Em1 Em0=Em1 \leftrightarrow \frac{1}{2}mv²_{0}+mgl(1-cos(\alpha ))=2mgl \Rightarrow v_{0}=\sqrt{2gl(1+cos(\alpha )}=4.32m/s
2)j'ai pris v min pour epp max cad z=2l et v max pour epp min cad z=l(1-cos(alpha))
merci pour tout aide.

Posté par
beckman
re : pendule 25-12-16 à 19:53

désolé j'ai oublié d'attacher la représentation

pendule

Posté par
beckman
re : pendule 25-12-16 à 20:01

2) en effet pour la deuxième question j'ai appliqué la conservation en z=l(1-cos(alpha)et z=2l pour v min et la conservation en  z=0 et z=l(1-cos(alpha)) pour v max

Posté par
picard
re : pendule 26-12-16 à 11:41

Bonjour.

OK pour le 1), on obtient bien v_0 \geqslant \sqrt{2 g l (1 + cos \alpha)}
Par contre, pour l'application numérique, je ne trouve pas exactement le même résultat, j'obtiens  v_0 = 4.28  m.s^{-1}.
A contrôler...

Pour le 2)...

Citation :
j'ai pris v min pour epp max cad z=2l et v max pour epp min cad z=l(1-cos(alpha))
Pas d'accod avec vous !
L'énergie potentielle de pesanteur est minimale quand la boule du pendule passe au point le plus bas de la trajectoire, càd en O'.

OK ?

Posté par
beckman
re : pendule 26-12-16 à 13:34

desolé pour l'application numérique et pour la deuxieme question regarde ce que j'ai écris au dessous du dessin

Posté par
beckman
re : pendule 26-12-16 à 13:35

Citation :
2) en effet pour la deuxième question j'ai appliqué la conservation en z=l(1-cos(alpha)et z=2l pour v min et la conservation en  z=0 et z=l(1-cos(alpha)) pour v max

Posté par
picard
re : pendule 26-12-16 à 14:13

Citation :
...et la conservation en  z=0 et z=l(1-cos(alpha)) pour v max
D'accord pour z = 0, mais, dans ce cas l'angle du fil avec la verticale vaut 0 et non puisque = 30°

Posté par
beckman
re : pendule 26-12-16 à 14:26

la conservation en  z=0 et z=l(1-cos(alpha)) pour v max
j'ai fais :mgl(1-cos(\alpha ))-epp(z=0)=\frac{1}{2}mv²max-\frac{1}{2}mv²0 sachant que\Delta Ec=-\Delta Epp
et v0=4.5m/s dans l'enoncé je trouve v max

Posté par
picard
re : pendule 27-12-16 à 13:41

C'est un peu confus tout ça, je préfère récapituler.

Etat initial v_0 = 4.5  m.s^{-1}  \alpha = 30° donc : E_{ci} = \dfrac{1}{2} m v_0^2 et E_{pi} = m g l (1 - cos \alpha)     soit     E_m =  \dfrac{1}{2} m v_0^2 +  m g l (1 - cos \alpha)

Passage en O'  E_c(O') = \dfrac{1}{2} m v_{max}^2 et E_p(O') = 0     soit     E_m = \dfrac{1}{2} m v_{max}^2
Conservation de l'énergie mécanique donc : E_m = \dfrac{1}{2} m v_{max}^2 = \dfrac{1}{2} m v_0^2 + m g l (1 - cos \alpha)     on tire    v_{max}^2 = v_0^2 + 2 g l (1 - cos \alpha)

Passage en O'' situé sur l'axe vertical passant par O, à l'altitude z'' = 2 l     E_c(O'') = \dfrac{1}{2} m v_{min}^2 et E_p(O'') = 2 m g l      soit     E_m = \dfrac{1}{2} m v_{min}^2 + 2 m g l
Conservation de l'énergie mécanique donc : E_m = \dfrac{1}{2} m v_{min}^2 + 2 m g l = \dfrac{1}{2} m v_0^2 + m g l (1 - cos \alpha)     on tire      v_{min}^2 = v_0^2 - 4 g l + 2 g l (1 - cos \alpha)
soit encore : v_{min}^2 = v_0^2 - 2 g l (1 + cos \alpha)


Je vous laisse le soin de vérifier les calculs et de faire les applications numériques.



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