Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau maths sup
Partager :

Resultante de deux forces elastiques

Posté par
Faror
08-12-09 à 20:15

Bonjour à tous!
Voila j'ai le système suivant : ** lien effacé **

Et je dois calculer la force resultante des forces élastiques, mais j'ai beau cherché je ne sais pas du tout comment faire.
On sait que  la longueur a vide est nulle et j'ai calculé:
l=sqrt(d²+z²)
Epe=(1/2)*kl² = (1/2)*k(d²+z²)
Epp=mgz(le signe est - il bon ou est ce -mgz?)

Pouvez vous m'aider svp?

Merci d'avance

Edit Coll

Posté par
donaldos
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 21:28

On ne voit pas grand chose sur le schéma. Tu peux essayer de le poster à nouveau? A défaut, une (bonne) description du système devrait faire l'affaire.

Posté par
Faror
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 21:32

A oui désolé, je m'étais trompé de lien, voici le bon:

Resultante de deux forces elastiques

Edit Coll : image placée sur le serveur de l' Merci d'en faire autant la prochaine fois !     

Posté par
donaldos
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 21:58

Euh... et ça représente quoi exactement? Une petite explication serait la bienvenue.

Tu peux effectivement passer par le calcul de l'énergie potentielle élastique et la dériver par rapport aux coordonnées spatiales pour obtenir l'expression de la force exercée par les ressorts.

Posté par
Faror
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 22:02

1)Ca représente une nacelle d'un manège modélisée par deux ressorts de chaque côté
2)J'ai dérivée l'Epe et tout, mais je vois pas comment comment calculer la norme de la résultante. Dois je faire un produit scalaire, utiliser pythagore, introduire un angle theta,... Je vois pas du totu comment faire vu que je n'ai pas beaucoup d'infos en plus. Si c'est une de ses méthodes pourrait tu m'expliquer comme l'utiliser stp si c'est une autre pourrais tu m'expliquer aussi?^^

Posté par
donaldos
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 22:35

Ça ne suffit pas vraiment comme information.

Le point de contact entre les deux ressorts est-il contraint à se déplacer sur l'axe (Oz)?

Si c'est le cas, on a l'énergie potentielle élastique E_{el}=\frac 1 2 (k+k') \left(d^2+z^2).

Et l'on a donc, en reprenant la notation de ton schéma,  \vec{F_{eq}}=-\vec{\nabla}E_{el}.

Si c'est ce que tu as calculé, je ne vois pas où est ton problème.


Une autre méthode consisterait à calculer directement \vec{F_1} et \vec{F_2}. Si on introduit l'angle \theta formé par ces vecteurs avec la verticale et l=\sqrt{d^2+z^2^} la longueur des ressorts, on a par exemple (à vérifier):

\vec{F_1}=-kl \left(\begin{array}{c} \sin \theta \\ \cos \theta \end{array}\right)

or, d'après le schéma l \sin \theta = d et l\cos \theta=z.

D'où

\vec{F_1}=-k \left(\begin{array}{c} d \\ z \end{array}\right)

Il ne reste qu'à faire la même chose pour \vec{F_2} et additionner le résultat avec \vec{F_1} pour obtenir l'expression de la force résultante.

Posté par
Faror
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 22:55

Oui il ne se déplace que sur l'axe Oz. Donc si je comprends bien, j'ai juste à additionner les Epel et par définition en derivant et en multipliant par (-1) la dérivée de Epel j'ai la force resultante? Ce qui me gène c'est pourquoi en addtionnant les 2 Epel ca me donne la force résultante, alors que les forces sont de sens "contraires"(enfin symétriques) je ne vois pas pourquoi on peut additionner les Epel. De plus les ressorts ont la même constante k donc ca revient à Epel=k(d²+z²).

Posté par
Faror
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 22:57

Et l'Epp je ne la prends pas en compte?

Posté par
Faror
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 22:59

J'ai rien dis pour Epp en fait, autan pour moi.

Posté par
donaldos
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 23:40

Les énergies potentielles s'additionnent de la même façon que les forces qui en dérivent.

Si l'on a \vec{F_1}=-\vec{\nabla} E_p_1 et \vec{F_2}=-\vec{\nabla} E_p_2, la forces résultante s'écrit:

\vec{F_1}+\vec{F_2}=-\vec{\nabla} (E_p_1+E_p_2)

Et tu peux d'ailleurs vérifier dans cet exercice que lorsque l'on dérive l'énergie potentielle totale, on obtient bien une force résultante \vec{F}_{eq} dirigée selon l'axe vertical uniquement. Ceci traduit le fait que les composantes horizontales des forces exercées par les ressorts sont compensées par la réaction du dispositif qui contraint le déplacement à s'effectuer selon l'axe (Oz) uniquement. Tout est cohérent.

Finalement, le fait d'additionner des énergies potentielles te heurte uniquement parce que tu visualises en même temps les forces correspondantes. Ce qu'il faut avoir à l'esprit, c'est que les énergies potentielles sont des quantités scalaires mais, même si c'est moins évident, elles contiennent exactement la même information que les forces qui sont, elles, représentées sous forme de vecteur... Lorsqu'on les additionne, on n'oublie donc absolument pas de prendre en compte le fait que les forces sont opposées, symétriques ou autres. Cette information est inclue dans l'expression de l'énergie potentielle, pas d'hésitation à avoir donc.

Posté par
donaldos
re : Resultante de deux forces elastiques 08-12-09 à 23:43

*incluse



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !