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physique prépa

Posté par
diez98
28-11-17 à 14:46

bonjour a tous je bloque pour mon dm de physique ( je suis en CUPGE) voici la question :
Une balle de masse m=350,1 g est posée sur un ressort vertical de raideur k=25 SI. Le ressort est comprimé d'une élongation l=8,5 cm. On lâche la balle sans vitesse initiale. Jusqu'à quelle hauteur va monter la balle ?
Entrer la valeur en cm, avec deux chiffres significatifs. Vous prendrez g=9,8 m.s-2
merci de votre aide

Posté par
vanoise
re : physique prépa 28-11-17 à 14:53

Bonjour
Il faut raisonner sur la conservation de l'énergie mécanique en prenant en compte, pour l'instant initial, l'énergie potentielle élastique du ressort... Revois bien ton cours sur le sujet.
Remarque : l'énoncé est un peut ambiguë : la hauteur de montée doit-elle être mesurée à partir de la position initiale de la balle (ressort comprimé) ou à partir de la position de la balle lorsqu'elle est posée sur le ressort, celui-ci n'étant pas encore comprimé ?
Suivant l'interprétation, il y aura un écart de 8,5cm sur la hauteur de montée mais peut-être qu'un schéma lève l'ambiguïté.

Posté par
vanoise
re : physique prépa 28-11-17 à 15:22

Précision complémentaire maintenant que j'ai fait le calcul : le ressort est de très faible raideur ; la balle va monter tellement peu haut que la question sur la position à partir de laquelle mesurer la hauteur atteinte ne soulève en fait aucune ambiguïté... Oublie ma remarque précédente à ce sujet mais conserve l'idée de raisonner sur la conservation de l'énergie mécanique.

Posté par
diez98
re : physique prépa 28-11-17 à 16:19

merci de votre réponse!

Posté par
vanoise
re : physique prépa 28-11-17 à 18:00

Autre remarque : es-tu sûr des valeur numériques ? La valeur de la masse me paraît bien élevée par rapport à la constante de raideur, ce qui complique sérieusement le raisonnement...

Posté par
diez98
re : physique prépa 29-11-17 à 12:54

oui sur de la masse c'est un Dm par internet donc j'ai fais copier coller aprés avoir posé mes calculs je trouve que h =(1/2*k*x^2)/mg=( 1/2*25*(0.085)^2)/(0.3501*9.8)=0.02632m=2.6cm mais cela me parait vraiment peu..

Posté par
vanoise
re : physique prépa 29-11-17 à 19:49

Bonsoir
Ce calcul, que j'ai moi-aussi commencé par faire car c'est en général celui que l'on demande dans ce genre de concours, suppose qu'à l'état final, le ressort ait retrouvé sa longueur à vide de façon à ne plus avoir d'énergie potentielle élastique.
Problème : la masse est tellement grande par rapport à k que le problème est beaucoup plus compliqué :
En posant la masse sur le ressort, celui-ci (on suppose les spires non jointives bien sûr) se raccourcit de :

\Delta L=\frac{m.g}{k}\approx13,7cm
On comprime alors le ressort de 8,5cm et on abandonne le système sans vitesse initiale. Deux remarques :
1° : comprimer un ressort de façon à le raccourcir de 22,2cm, cela parait vraiment beaucoup, surtout qu'il faut que ce ressort reste bien vertical...
2° : une fois le système abandonné sans vitesse, la balle ne va pas remonter de plus de 22,2cm ; l'énergie potentielle élastique n'est pas nulle lorsque la balle atteint son altitude maximale.
On peut résoudre ensemble ce problème si tu y tiens mais il n'est pas du tout réaliste et surtout demande sans doute un niveau en physique plus élevé. Je ne sais pas si l'étude des oscillations d'une masse accrochée à l'extrémité inférieure d'un ressort est à ton programme.
Sinon, tu peux tenter d'autres valeurs numériques plus réalistes ; par exemple : m=50g ; k=200N/m.



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