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Niveau seconde
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Physique : Théorème de l énergie cinétique

Posté par
Bcracker
04-02-06 à 19:12

Bonjour,

Nous avons étudié en classe la chute libre d'un corps et calculé la hauteur du corps par rapport au sol, qui se définit par :

\fbox{z=-\frac{1}{2}gt^2+z_0}

Avec  z la hauteur du corps par rapport au sol
      g l'accélération du champ de pesanteur terrestre en mètres par seconde (9,81m.s^{-1})
      t le temps en secondes

Et \fbox{\sqrt{2gz_0}} la vitesse à l'impact

Mais comme je cherche à en savoir toujours plus :

> Mais quelles seraient les formules si l'on considerait les frottements de l'air?

J'ai cherché un peu partout, mais rien n'a pu m'aider jusqu'à présent.

Merci d'avance,

Bcracker

Posté par
puisea
re : Physique : Théorème de l énergie cinétique 04-02-06 à 19:24

Bonsoir Bcracker,

Tu ne verras ca qu'en terminale (S). En effet cela nécessite les équations différentielles et les primitives. De plus il faut partir de l'accèlération et utiliser la seconde loi de Newton à savoir : la sommes des forces extérieures appliqués au système est égal au produit de la masse du système par son vecteur accélèration :

5$\fbox{\vec{F}ext=m\vec{a}}

dans le cas où il n'y a pas de frottement, il n'y a que le poids qui s'applique au système :

5$m\vec{g}=m\vec{a}

Avec un axe X'X orienté vers le haut on obtient :

\fbox{a = -g\\a=\frac{dv}{dt}}

Donc on voit que l'accèlération est la dérivée de la vistesse par rapport au temps.

Il faut donc trouver la primitive de a pour trouver la vistesse. Or la primitive a pour définition : la primitive de la fonction f est la fonction F telle que F'(x)=f(x).

Donc avec un peu de réflexion on trouve :

\fbox{v = -gt+v_0\\v=\frac{dz}{dt}}

v0 est la vitesse initiale
et on voit que la vistesse est la dérivée par rapport au temps de l'altitude z.

En réappliquant le principe de primitive, on a :

5$\red\fbox{z=-\frac{1}{2}gt^2+v_0t+z_0}

De là on voit que si la vitesse initiale est nulle on retrouve bien ta formule...

Voila une partie assez importante de terminale avec l'étude complète de la chute libre d'un corps en pesanteur.


Lorsqu'on prend en compte les frottement il faut étudier deux cas de frottements possibles dont les composantes sont différentes. Cela complique les équations différentielles. Il faut étudier les vitesse limites ( car avec des frottements le corps atteint une vitesse limite). etc, ...

Voila voila en gros, si tu veux vraiment en savoir plus avec les frottements je pourrai t'expliquer sans problème, mais contact moi de préférence par mail.

@+

Posté par
Bcracker
re : Physique : Théorème de l énergie cinétique 04-02-06 à 19:41

Merci puisea pour ta réponse rapide et approfondie Je devrait donc attendre la Terminale (S) pour en savoir plus?

Bcracker

Posté par
puisea
re : Physique : Théorème de l énergie cinétique 04-02-06 à 19:48

En tout cas en ce qui concerne les frottements oui, tu ne verras ca qu'en terminale S. Au niveau de la première S tu auras au programme :


Intéractions fondamentales :

intéraction gravitationnelle
intéraction électrique
intéraction forte

Le mouvements des corps et leurs vitesses :

trajectoires
vitesse instantanée et moyenne
fréquence, période
forces centripètes

Les forces et leur équilibres :

représentation vectorielle des forces
composantes vectorielles
principe d'inertie
le cas du ressort

La modification du mouvement d'un solide :

Les trois lois de Newton

Le travail mécanique des forces et énergie :

travail d'une force
énergie mécanique
énergie de pesanteur
énergie cinétique + Théorème de l'énergie cinétique
notion de puissance





Voila le programme de première S sur la physique tournant autour des problèmes de mécanique.

Posté par
Bcracker
re : Physique : Théorème de l énergie cinétique 04-02-06 à 20:02

Le programme de 1ère S est en effet très interressant. J'ai  hâte d'être en 1ère S
  J'ai aussi remarqué qu'il y avait des notions que l'on a apprises en 2nd...

Merci Puisea

Bcracker

Posté par
puisea
re : Physique : Théorème de l énergie cinétique 04-02-06 à 20:39

Oui en effet, mais il faut savoir que la première et la terminale en section scientifique (je ne sais pas ce qu'il en est pour les autres sections) pour les matières scientifiques (svt, physique, et maths) est un énorme bloc en deux ans pendant lequels on approfondie un programme varié et général agrémenté de quelques nouveautés. Ce programme se déroule sans problème avec un travail sérieux et régulier si les bases de seconde sont parfaitement assimilée.

En effet tout ce qui est fait en maths en première S est exigible (dans les grandes lignes bien entendu) et peut faire l'objet d'un QCM ou d'un "exercice-cours" au BAC.



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