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Rotation d'une boule de laiton

Posté par
Blo_
09-11-10 à 02:24

Bonsoir,

Une boule pleine en laiton, de rayon R=5,00 cm tourne autour d'un axe vertical passant par son centre O
On note A et B, les points où l'axe traverse la boule et M un point situé à la périphérie de la boule et tel que l'angle (\vec{OM}, \vec{OA})soit égal à 90° (voir figure 2).

À un instant t0 on note \vec{V}0 le vecteur-vitesse du point M et V0 la norme de ce vecteur.

1. Exprimer et calculer la masse de la boule (on rappelle qu'une boule de rayon R a un volume égal à  \frac{4}{3}\pi R^3 )
Masse volumique du laiton : μ = 8 400 k g ⋅ m-3

2. a) Indiquer quels sont les points de la boule dont le vecteur-vitesse, à la date t0 a une norme égale à V0.
b) Y a-t-il d'autres points de la boule dont le vecteur-vitesse à la date t0 soit égal à \vec{V}0. Si oui, indiquer lesquels.

3. Exprimer et calculer la vitesse angulaire de rotation de la boule à la date t0 si V0 = 2,0 m ⋅s-1

4. On considère un point P situé sur la surface de la boule et on note α l'angle (\vec{OM}, \vec{OP}). Calculer la valeur de l'angle α pour que la valeur de la vitesse du point P soit, à chaque instant, la moitié de celle du point M.

1. m = \mu\times V
 \\ m = 8400\times (\frac{4}{3}\pi (0,0500)^3) 
 \\ m = 8400\times (\frac{4}{3}\pi \times 1,25\times 10^-04) 
 \\ m = 4,40kg

c'est bien trois chiffres significatifs?

2. a) la droite (AB) coupe la boule en un disque de centre O. Tous les points de ce cercle ont, à la date t0, une norme égale à V0

b) Les points M, A, B et un point que j'appelerais S (de l'autre côté de M).
Mais là je réponds un peu au hasard ...

3. Une formule que j'ai trouvée sur le net car dans mon cours je n'ai qu'une formule avec \Delta t et \Delta \alpha :
\omega = \frac{V}{r}
 \\ \omega = \frac{2,0}{0,05}
 \\ \omega = 40 rad/s^-1

4. Aucune idée.

Merci de m'aider

Posté par
J-P
re : Rotation d'une boule de laiton 09-11-10 à 17:39

2)
a)
Une droite ne coupe pas une boule suivant un disque.

... Les points du cercle de rayon OA contenu dans le plan passant par O et perpendiculaire à la droite (AB)
-----
2 b

Non, il y a seulement ceux du cercle décrit dans le point 2a
-----
3)

Attention, l'unité de w est soit le rad/s ou bien le rad.s^-1 mais pas ce que tu as écrit.
-----
4)

Le rayon du cercle parcouru par P est r = OM.cos(alpha).

La vitesse du point P est donc: v = w.r = 40 * OM.cos(alpha) = 40 * 0,05 * cos(alpha) = 2. cos(alpha)

Pour avoir v = 1 m/s, il faut que : 2. cos(alpha) = 1

cos(alpha) = 1/2

Et donc alpha = ...

-----
Sauf distraction.  

Posté par
Blo_
re : Rotation d'une boule de laiton 09-11-10 à 22:48

Merci de ton aide

2a) Ce ne sont pas plutôt les points du cercle de rayon OM?

3) effectivement, je voulais mettre rad.s^-1

4) Je ne comprends pas. Je dois taper "cos(1/2)" ?

Posté par
J-P
re : Rotation d'une boule de laiton 10-11-10 à 19:47

2) Oui,distraction,  c'est "... de rayon OM"
---
4)
... cos(alpha) = 1/2
alpha = +/- Pi/3
---

Posté par
Blo_
re : Rotation d'une boule de laiton 10-11-10 à 22:35

Donc alpha vaut cos^-1 de 1/2 c'est bien ça?



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