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Niveau seconde
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physique

Posté par Boulbon (invité) 13-12-05 à 20:13

Bonsoir je bloque sur un exercice. Pouvez vous m'aider svp?

Dans cette expérience, Galilée utilise deux plans incliné ^placés bout à bout. Sur le plan incliné de droite, il laisse rouler une bille partant sans vitsesse initiale. La bille arrive au bas de ce plan et remonte sur le second plan jusqu'à un certain point. Quelle que soit l'inclinaison du plan incliné d'arrivée, la bille atteint une hauteur légèrement inférieure à celle de sont point de départ.

Questions:  3/ Galilée attribue aux frottements le fait que la bille ne remonte pas à la mêm hauteur que son point de départ. Quelles modifications peut-on apporter aux conditions expérimentales de cette hypothèse?

2/ Galilée réduit progressiveemnt l'inclinaison du plan incliné. Il consatte que la bille s'arrête de plus en pluus loin sur le plan. a/ donner une explication à ce fait expérimental.  b/ Que va t-il advenir si le plan d'arrivée devient horizontal. (le prof nous a aidé et nous a dit faire l'hypothèse qu'il n'y a pas de frottements)

c/ citer le principe que d'une certaine manière, Galilée tente d'illsutrer lors de cette expérience. L'énoncé.

Merci d'avance j'ai cherché longtemps à résoudre cet exercice mais je suis parvenu à résoudre qu'une partie de l'exercice( la 1ere partie n'est pas citée ici)

MERCI

Posté par Boulbon (invité)re : physique 14-12-05 à 12:43

?

Posté par
J-P
re : physique 14-12-05 à 13:01

Vois si ceci t'aide.

En l'absence de frottement, il y a conservation de l'énergie mécanique dans un système.

L'énergie mécanique = énergie potentielle + Energie cinétique.
----
Lorsque la bille est au sommet du plan incliné de départ à vitesse nulle, l'énergie cinétique de la bille est nulle (puisque la vitesse = 0) mais elle possède une énergie potentielle = mgh avec m la masse de la bille, g l'accélération de la pesanteur et h la différence d'altitude entre le point de départ et le bas de la pente.

L'énergie mécanique est donc Emécanique = Epotentielle + E cinétique = mgh + 0 = mgh.

Lors du mouvement de la bille, si il n'y avait pas de pertes par frottement, l'énergie mécanique resterait égale à une constante soit mgh.

Arrivée dans le fond, la bille a une énergie potentielle nulle, donc comme l'énergie mécanique doit être conservée, c'est que toute l'énergie est maintenant sous forme d'énergie cinétique.

Lorsque la bille remonte sur la pente du plan d'arrivée, l'énergie cinétique qu'elle possède se retransforme en énergie potentielle, et lorsque la bille s'arrêtera (juste avant de faire marche arrière, l'énergie cinétique de la bille sera nulle (puisque sa vitesse est nulle) --> c'est que toute l'énergie aura été retransformée en énergie potentielle.

Et comme, si il n'y a pas de frottement, l'énergie mécanique est encore la même qu'au début, l'énergie potentielle de la bille est à ce moment = mgh (h étant "l'altitude" de la bille au départ).

Soit H l'altitude de la bille au point le plus haut atteint sur le plan incliné d'arrivée, on a E potentielle de la bille à ce moment = mgH.

On a donc mgh = mgH
soit:
H = h

Donc "l'altitude" maximum atteinte par la bille sur le plan d'arrivée est celle que la bille avait au départ.

Comme en pratique, il y a des frottements (bille dans l'air), une petite partie de l'énergie est dissipée dans ces frottement et c'est la raison pour laquelle la bille ne remonte pas exactement à la même altitude qu'au départ.
-----
Un peu de trigonométrie:
Avec H l'altitude atteinte par la bille (et constante = h) et L la lonhueur parcourue par la bille sur le plan incliné d'arrivée et alpha l'angle que fait ce plan avec l'horizontale.

On a H = L.sin(alpha)
L = H/sin(alpha)

Donc si alpha diminue, comme H est constante, L augmente.

Conclusion, si on diminue la pente du plan d'arrivée, la bille va plus loin sur ce plan (de manière à atteindre la même altitude).

Si on met le plan d'arrivée à l'horizontale, on a alpha = 0

--> L = H/sin(0) et L tend vers l'infini.

Si il n'y avait pas de frottement, la bille ne s'arrêterait jamais.
-----
Je dirai que cette expérience illustre le principe de la conservation de l'énergie ou ce qui revient au même le principe d'inertie.



Posté par Boulbon (invité)re : physique 14-12-05 à 13:58

Merci beaucoup pour ton aide. Ce que tu as fait m'a beaucoup aidé à comprendre.



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