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"saut a l'élastique"

Posté par viie-de-fiie (invité) 23-12-07 à 10:34

bonjour!
j'ai un devoir a rendre a la rentré et je suis complétement bloquée
aidez moi plizz

un sportif de 85kg se jette d'un pont en O, sans vitesse initiale notable. Ses pieds sont attachés à un élastique, lui-même fixé au parapet d'un pont. On supopose que le mouvement du sauteur est une translation verticale.

La  chute libre s'effectue pendant 25m jusqu'au point E. En ce point, l'élastique commence à se tendre et à exercer progressivement sur le sauteur une force verticale F.
Cette force ne dépend que de l'allongement de l'élastique.
Le sportif descend encore de 60m jusqu'en B, où il s'immobilise une fraction de seconde, puis remonte sous l'effet de la force exercée par l'élastique. Aprés quelques oscillations, il s'arréte finalement au point S à 45m sous le pont.
On prendra g=9.8 N.kg-1


1. Préciser le sens de la force F lorsque l'élastique se tend.
   Doit-on préciser le sens de la vitesse du sauteur?

2. Calculer la vitesse du sauteur au point E.

3. Calculer le travail de la force de l'élastique: Web au cours du déplacement de E à B; Wbs au cours du déplacement de B à S; Wes au cours du déplacement E-B-S.

répondez viiite sil vous plai

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 10:44

Bonjour,

Un grand principe du forum : avant de poster, faire une recherche pour vérifier que le sujet n'a pas déjà été traité !
Regarde (et il me semble qu'il y en a d'autres encore) : [lien]

Pour apprendre à te servir du moteur de recherche : [lien]
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Clique sur les maisons, ce sont des liens !

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 13:35

c'est gentil mais l'exercice déja proposé n'est pas le meme!!!
les questions sont différentes!

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 13:39

Alors tu vas contribuer à complèter le forum...
Que réponds-tu à la première question ?

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 13:42

Préciser le sens de la force F lorsque l'élastique se tend
* J'ai mis verticale vers le bas.

Doit-on préciser le sens de la vitesse du sauteur?
*Je sais pas.

Caluculer la vitesse du sauteur au point E
* J'ai trouvé 22 m.s-1 avec la formule v=2*g*d
avec d la distance OE

Et pour a question 3 j'ai rien compris du tout

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 13:52

Le poids est une force de direction verticale et de sens vers le bas.
Si la force F est aussi verticale et de sens dirigé vers le bas, elle s'ajoute simplement au poids. Il n'y a aucune chance pour que le sauteur s'arrête... ailleurs qu'écrasé au sol.
Revois ta réponse !

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 13:56

désolé mais je comprend pas

peut tu me dire comment résonner pour la question 3 ?

pour la question2, la réponse est ou ou non?

merci

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:05

Comment sont les forces \vec{P} et \vec{F} au point S quand le sauteur est immobile ?

Quand tu tires sur un élastique, quelle est le sens de la force éxercée par l'élastique ? Vers toi ou vers son point d'attache ?

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:06

vers son point d'attache

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:20

Oui.

Alors, à partir du point E, quel est le sens de la force verticale exercée par l'élastique sur le sauteur ?

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:21

vers le haut ...

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:27

Mais oui !

Vitesse en E : en effet 22,1 m.s-1 soit près de 80 km.h-1

Question 3 : de E à B
Tu connais la vitesse en E et celle en B
Cette variation d'énergie cinétique est due au travail des forces extérieures.
Quelles sont les forces extérieures ? Quel est leur travail entre E et B ?

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:36

en E, la vitesse est donc de 22m.s-1 mais au point B je vois pas

forces extérieurs:
- le poids P
- la force F de l'elastique

des forces extérieurs= Ec(b)-Ec(e)
donc Web(P)+Web(F)=Ec(b)-Ec(e)
donc mg(ze-zb)+ Web(F)=1/2(85)(vb²)-1/2(85)(ve²)
donc (85*9.8*60)+Web(F)= 42.5vb²- (42.5*484)
      49980+Web(F)=42.5vb²-20570
d'où Web(F)=42.5vb²-20570-49980
     Web(F)=42.5vb²+29410

le problème c'est que je ne connais pas vb  

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:38

Citation :
jusqu'en B, où il s'immobilise une fraction de seconde


Quelle est la vitesse de quelque chose qui est immobile ?

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:41

ah oui !!
la vitesse en B est nulle

donc le calcul donne:
Web(F)=29410 Joules

c'est bien sa?

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:45

Erreur de signe !
Web(F)=42.5vb2-20570-49980

Ceci est correct !
vB = 0
donc...

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:47

Web(F)= -70550 Joules

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:54

Exact !

Au moins deux manières de résoudre cette question :

1) Celle que tu as utilisée. On considère la variation d'énergie cinétique entre E et B. Deux forces travaillent : le poids, force motrice et la tension de l'élastique, force résistante dont le travail sera négatif.

2) Considérer que la vitesse est nulle au départ et qu'elle est à nouveau nulle en B
La force motrice entre ces deux positions : le poids. Son travail moteur : m.g.z = 85 * 9,8 * (25 + 60) = 70 805 joules
La force résistante entre ces deux positions : la tension de l'élastique dont le travail est en conséquence -70 805 joules

Quels sont maintenant les autres valeurs du travail de la tension de l'élastique pour les autres trajets ?

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 14:55

Quelles sont les autres valeurs du travail de la tension de l'élastique pour les autres trajets ?

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:00

pour le trajet entre B et S:
vb=0
vs=0

oups comment faire dans ce cas???
Wbs(F) serait nul?


pour le trajet entre E et S:
on peut dire que ES=EB+BS (d'après la relation de Chasles)
donc Wes(F)= Web(F)+Wbs(F)
     Wes(F)= -70550+0
     Wes(F)= -70550

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:03



Note : le travail de l'élastique entre E et B est bien -70 805 joules et non pas -70 550 joules valeur qui tu as obtenue à cause d'un arrondi de la vitesse... Il ne faut pas arrondir les résultats intermédiaires.

Mais si l'élastique travaille pour remonter une personne de 85 kg d'une hauteur de 40 mètres !

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:09

d'accord mais alors comment je fais pour trouver la force de F entre B et S?

du coup la deuxiéme réponse est elle aussi fausse..

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:14

C'est en cela que le concept d'énergie est remarquablement utile ! Tu n'as pas besoin de connaître la force de tension de l'élastique pour connaître tous les travaux de cette force.

Considère les variations d'énergie (potentielle, cinétique, mécanique...). Deux forces travaillent : le poids dont tu connais l'intensité et dont les travaux sont faciles à calculer en fonction de l'altitude (tu peux utiliser le concept d'énergie potentielle si tu préfères) ; la tension de l'élastique, force d'intensité inconnue mais dont tu peux déduire les travaux...

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:20

aïe!
je comprends pas
vraiment désolé
je suis pas trés douée en physique...

pour l'energie potentielle de pesanteur je ne l'ait pas encore vue en cours, mécanique non plus
on a juste vu l'energie cinétique.

je vois pas du tout comment répondre à la question 3
je suis désolé de vous embéter...

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:24

1) Tu ne m'embêtes pas du tout.

2) Tu as bien fait de dire ce que tu as vu et ce que tu n'as pas encore vu

Quel est le travail du poids (avec son signe !) entre B et S ? (considère que cette force, le poids, est de sens opposé au déplacement).
L'énergie cinétique est nulle (un très court instant) en B. Elle est nulle également en S
Donc, le travail de l'élastique...

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:28

il est nul aussi...
enfin je crois

le travail du poid entre B et S est Wbs(P)= m*g*(zs-zb)
                                          = 85*9.8*[(60+25)-(45)]
                                          = 833*40
                                          = 33320

c'est ça?

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:34

Le travail du poids est bien -33 320 joules

Attention au signe ! Le travail est ici résistant car le poids s'oppose au déplacement.
Attention de ne jamais oublier l'unité ! La compréhension des unités est à la base de la physique.

Entre B et S la variation d'énergie cinétique est nulle (énergie cinétique nulle en B et énergie cinétique encore nulle en S) : donc la somme des travaux des forces extérieures est également nulle

Comme le travail du poids vaut -33 320 joules c'est que le travail de la force exercée par l'élastique vaut +33 320 joules !

Travail de l'élastique entre le départ et S (ou entre E et S puisqu'il ne travaille pas entre le départ et S) ?

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:36

Travail de l'élastique entre le départ et S (ou entre E et S puisqu'il ne travaille pas entre le départ et E) ?

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:42

Wbs(F)+Wbs(P)=0
donc Wbs(F) = -Wbs(P)
            = - (-33320)
            = 33320 J



ensuite je fais Wes(F)=Web(F)+Wbs(F)
                      = -70805+33320
                      = -37485 J

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:51



Tu verras bientôt l'énergie potentielle du système Terre-corps
Si l'on adopte le niveau de B comme origine des altitudes, et considérant qu'au départ, en B et en S la vitesse est à chaque fois nulle :
Energie potentielle de pesanteur du "sportif"
au départ : m.g.(zdépart - zB) = 85 * 9,8 * 85 = 70 805 joules
en B : m.g.(zB - zB) = 0 joule
en S : m.g.(zS - zB) = 85 * 9,8 * 40 = 33 320 joules

Le travail de l'élastique entre le départ et B correspond à l'énergie élastique emmagasinée par cet élastique : - 70 805 joules
Tavail de l'élastique entre le départ et S : c'est l'énergie emmagasinée par l'élastique au point S et qui correspond à la diminution de l'énergie potentielle de pesanteur entre le début et la fin : 33 320 - 70 805 = -37 485 joules

Tu auras peut-être du mal à comprendre ces raisonnements puisque tu ne l'as pas encore vu en cours. Reviens voir ce topic quand tu l'auras vu en cours ; je pense que cela t'aidera !

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:53

merci beaucoup
vous m'avez beaucoup aidé
c'est trés gentil

merci pour tout
a bientot
bonne journée

Posté par
Coll Moderateur
re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:54

Je t'en prie. Bonne journée à toi aussi ! Bonnes fêtes de fin d'année !
A une prochaine fois !

Posté par viie-de-fiie (invité)re : "saut a l'élastique" 23-12-07 à 15:55

merci vous aussi

joyeux noël



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