Un pendule simple est constitué d'un fil de longueur L, accroché à un point fixe A et auquel est suspendu un solide ponctuel de masse m. On écarte le pendule de sa potision d'équilibre d'un angle o et on le lâche sans vitesse initiale. On prend comme origine des énergies potentielles la position d'équilibre du solide. Tous les frottements sont négligés.
Données: o = 60°
m= 200g
g= 10 m.s^-1
Aides aux calculs: cos(60) = 0,5
cos (25) = 0,9
2 = 1,4
17,6 = 4,2
1a) Exprimer l'énergie potentielle en joule du pendule dans sa position d'initiale.
b) En déduire l'expression de l'énergie mécanique en joule du pendule dans sa position d'initiale.
c) Sachant que Em= 200 mJ, en déduire la longueur L, en cm, du pendule.
2a) Exprimer la vitesse v du pendule lorsqu'il passe par sa position d'équilibre.
b) Calculer, en m.s^-1, cette vitesse.
On réalise la même expérience, mais cette fois le pendule est lancé avec une vitesse Vo= 4,0 m.s^-1.
3a ) Exprimer puis calculer l'énergie mécanique Em' en joule du pendule dans sa position d'initiale
b)Maintenant calculer la vitesse v' du pendule quand il passe par sa position initiale.
c) calculer la vitesse V1, du pendule quand sa position fait un angle 1 = 25° avec sa position d'équilibre.
d)La vitesse V1 du pendule lorsque sa position fait un angle de 25° avec sa position d'équilibre est en fait inférieure à celle trouvée en question 3c car les frottements en sont pas négligeables. Exprimer puis calculer le travail des forces de frottement sachant que V1réelle= 4,1 m.s^-1
Pour toutes les questions, j'ai trouver les formules correspondant, or je n'arrive pas à les appliquer.. Si quelqu'un pouvait bien m'expliquer cet exercice et me guider, merci d'avance
BONJOUR, prenez l'habitude de toujours commencer par là !
Salut odbugt1...
1a) La formule de l'énergie potentielle est : Ep= m x g x h ou m correspond à la masse de l'objet en kg, g est l'intensité du champ de pesenteur, ici sur terre donc 9,8 N kg^-1, et le h correspond à l'altitude de l'objet en m, or l'énoncé nous dit pas cette information..
b) Em= mgL (1-cos0)
Pour la suite des questions, concernant l'énergie mécanique je ne connait que la formule : Em= Ec+Ep. Concernant les questions sur les vitesses, je ne comprend absolument pas, et je ne sais pas comment raisonner.
Question 1a)
Dans ce pendule on s'intéresse plus particulièrement à la masse qui se trouve à son extrémité.
Contrairement à ce que tu dis on te donne tout ce qui faut dans l'énoncé pour calculer l'altitude de la masse par rapport au niveau zéro des énergies potentielles qui est choisie par l'énoncé en S.
Quand la masse est écartée d'un angle θ0 elle se trouve à l'altitude h = SD'
Or SD' = SA - AD' avec
SA = L ( longueur du fil )
AD' = L*cos(θ0) dans le triangle ADD'
On a donc pour l'énergie potentielle de la masse quand elle est en D
Ep = m*g*h = m*g*(SD') = m*g*(L-Lcos(θ0)) = m*g *L*(1 - cos(θ0))
Question 1b)
Je vois que tu connais la définition de l'énergie mécanique qui est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle.
A ton avis quelle est la valeur de l'énergie cinétique quand la masse est en D ?
Donc quelle est l'expression de l'énergie mécanique quand la masse est en D ?
Question 1c)
Connaissant la valeur de l'énergie mécanique quand la masse est en D (200mJ) tu ne devrais plus avoir de difficultés pour répondre à cette question puisque les valeurs de m, g, et θ0 sont connues.
Merci pour tes explications.
Question 1a) j'ai donc appliquer cette formule : m*g*L*(1-cos0)
Ce qui me donne : 200*10* L* (1-0,5). Il me manque juste "L", mais après avoir répondue à la question 1c je pourrais compléter cette formule.
Question 1b) Quand la masse est en D, l'énergie cinétique est nulle ?
Question 1c) Pour cette question, je ne trouve pas la formule
Merci ou merci ? ou un autre merci ?
As tu trouvé la valeur de L = 0,20m ?
Et, si oui comment as tu fait ?
c'était un "merci " pour toutes tes explications. La physique et moi ça fait 2, je sais que c'est pas évidement de m'expliquer car je suis nulle
J'avais fais une petite pause, je vais essayer de trouver et je te redis mon résultat et ma démarche une fois trouvée!
La question 2 ( a et b ) devrait te paraître tout aussi évidente à condition de savoir que tant qu'il n'y a pas de frottements l'énergie mécanique se conserve.
Cela revient à dire que l'énergie mécanique en S (voir mon schéma) est la même ( 200mJ) qu'en A
Eléments de réflexion :
Que vaut l'énergie potentielle en S ?
Et l'énergie cinétique ?
Et l'énergie mécanique ?
Donc V ( en S ) = ......
Pour la question 2, j'ai appliquer la formule 2*g*L(1-cos(60)) ce qui me donne : 1,4 m.s^-1 pour la vitesse du pendule lorsqu'il passe par sa position d'équilibre
Le résultat est exact.
La méthode pour l'obtenir à partir d'une "formule" ne me plait pas.
J'aurais préféré :
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