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théorème énergie cinétique

Posté par Apprenti (invité) 03-02-06 à 12:30

Bonjour , un marteau pilon est constitué par une masse de 400kg coulissant sans frottement le long d'une glissière verticale .

1) Le marteau est soulevé de 3m en 3s ; quelle est la puissance moyenne du moteur de levage ?

P = W / t
P = (9.8*400 * 3) / 3
P = 3920 W

2) Le marteau sous l'action de son poids tombe en chute libre sur une pièce à forger ; quelle est la vitesse du marteau au moment du choc?

D'après le théorème de l'énergie cinétique , on peut écrire :

Ecf = W(P)
200*v² = 9.8*400*3
v = 7.7m/s .

3) Sous l'effet du choc , le marteau écrase la pièce , dont l'épaisseur diminue de 6cm , puis s'arrête ; calculer la force moyenne opposée par la pièce au marteau .

D'après le théorème de l'énergie cinétique , on peut écrire :

Ecf = W(P) - W(F)
200*7.7 = (9.8*400*3) - F*0.06
F = 170 330 N

Mes chiffres me paraissent énormes , qu'en pensez vous ?
merci

Posté par
J-P
re : théorème énergie cinétique 03-02-06 à 13:46

1) OK
-----
2) OK
-----
3)
Ecinétique du marteau  = 11760 J juste avant le choc.

Le marteau descend encore de 6 cm pendant l'écrasement
Travail du poids du marteau sur ces 6 cm = 400*9,8*0,06 = 235 J

Energie de déformation = 11760 + 235 = 11995 J

11995 = F*0,06
F = 199920 N
C'est la force moyenne opposée par la pièce au marteau.
------
Sauf distraction.  

Posté par Apprenti (invité)re : théorème énergie cinétique 03-02-06 à 14:04

Bon en refaisant mes calculs et en lisant ta réponse je m'aperçois que je ne comprends plus rien .

D'après le théorème de l'énergie cinétique , on sait que l'énergie cinétique du marteau est égal au travail du poids + le travail de la pièce , çà nous donne donc :

Ecf = W(P) - W(F) , on met W(P) car le travail est positif , et - W(F) car le travail de la pièce est négatif , donc numériquement çà me fait :

(1/2)*400*7.7² = (9.8*400*3.06) - F*0.06
11858 = 11995.2 - F*0.06
F = 2286N et là çà me parait bcp trop petit .

L'énergie cinétique est bonne j'ai pas fait d'erreur dans la formule je crois , le travail du poids est bon , et le travail de la force est bien -F*0.06 vu que la force est opposée au poids est qu'elle agit sur 6cm...

Posté par
J-P
re : théorème énergie cinétique 03-02-06 à 14:51

Apprenti, pense de manière Physique.
Sinon tu ne te rendras jamais compte de ce qui se cache derrière une formule et tu te planteras très souvent.

Penses comme le copain Lavoisier, "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme"

Quelle est la différence d'énergie potentielle du marteau entre le début et la fin de l'exercice (Toi tu appeleras cela travail du poids mais c'est équivalent dans ce cas) ?

Le marteau dégringole en tout de 3,06 m, soit une énergie = mgh = 400*9,8*3,06 = 11995 Joules.

Qu'est ce qui a "consommé" cette énergie ?

Et bien uniquement la pièce qui s'est déformée.

--> 11995 Joules représentent d'énergie qu'a "consommé" la pièce qui s'est déformée de 0,06 m en opposant une force F.

--> F*0,06 = 11995

F = 11995/0,06 = 199920 N
-----

Utilise tout les thèorèmes que tu veux pour te retrancher derrière des formules plutôt que de raisonner sur la physique des choses mais alors gare au risque énorme de se planter.

Appliquer des formules ou théorèmes sans renifler la réalité physique de ce qui se cache physiquement derrière et badaboum, on se casse le pif.
-----


Posté par Apprenti (invité)re : théorème énergie cinétique 03-02-06 à 14:57

bon alors parfait mais comment utiliser le théorème de l'énergie cinétique dans ce cas , le théorème de l'énergie cinétique dit :

Ecf - Eci = W(P) - W(F)

bon çà c'est vrai et incontestable , ici je suis pas censé du tout penser à l'énergie potentielle de pesanteur , mais juste à l'énergie cinétique et au travail des forces , alors moi je ne VOIS PAS comment appliquer le théorème ici . Je me suis pas gourré dans le raisonnement avant pourtant , j'ai bien décrit les travaux des forces et l'énergie cinétique , donc pq ils nous emmerdent à donner des théorèmes si c'est pour que quand on l'applique à la lettre çà foire , j'ai bien appliqué le théorème et j'ai tout faux , alors sais tu comment appliquer le théorème ici?

Posté par Apprenti (invité)re : théorème énergie cinétique 03-02-06 à 15:09

je crois que j'ai compris , en fait à la base on a une énergie cinétique de 11995.2J çà c'est sur et certain , mais PENDANT LE CHOC , il y a en fait UNE SEULE force qui travaille , le poids ne travail plus , mais c'est la force de la pièce qui travaille , donc on a bien :

11995.2 = F*0.06 çà c'est ok , la question est donc , comment savoir si le poids travail encore au moment de l'impact , là je dis çà de façon arbitraire mais je sais p)as le justifier .

Posté par
J-P
re : théorème énergie cinétique 03-02-06 à 15:14

Ce n'est pas le thèorème qui est contestable, mais c'est l'utilisation qu'on en fait.
------
1ere manière:
On étudie le machin depuis le laché du marteau jusque son arret pour appliquer le joli théorème.

Ecf - Eci = W(P) - W(F)

Eci = 0 puisque tout est à l'arret au début (quand le marteau est en haut)

Ecf = 0 puisque tout est à l'arret quand la pièce est déformée

--> il reste W(P) - W(F) = 0

soir W(F) = W(P)

et comme j'ai pris l'étude du phénomène depuis le départ en haut du marteau jusque tout en bas, on a=
W(P) = mg*3,06

Et incontestablement: W(F) = F.d

--> F.d = m.g.3,06
F = 400*9,8*3,06/0,06 = 199920 N
----------
Autre manière d'étudier le phénomène:

On calcule E cinétique du marteau juste avant l'impact:
Cette énergie provient uniquement du travail du poids -->

Ec = mgh = 400*9,8*3 = 11760 J

Et je commence à appliquer le joli théorème que tu aimes tant à partir du moment de l'impact.

Ecf - Eci = W(P) - W(F)

Ecf = 0 puisque tout est à l'arret quand la pièce est déformée
Eci = 11760 J

Le travail du poids (A PARTIR DU MOMENT DE L'IMPACT) est W = mg*0,06 = 400 * 9,8 * 0,06 = 235 J

Ecf - Eci = W(P) - W(F)
0 - 11760 = 235 - W(F)

W(F) = 11995 J

F.d = 11995
F = 11995/0,06 = 199920 J
-----

Voila.  

Posté par Apprenti (invité)re : théorème énergie cinétique 03-02-06 à 15:35

merci pour tes explications c'est bcp plus clair , j'ai bientot un DS et c'était mon dernier exo avant , donc j'ai bien fait de demander de l'aide sinon çà aurait été une catastrophe , la 1ère méthode me parait très bien , je cite le théorème :

Entre un instant initial et un instant final , la variation d'énergie cinétique d'un système est égale à la somme des travaux des forces intérieures et extérieures .

Dans ce cas ci , à l'instant initial j'avais une énergie cinétique nulle et un travail du poids nul . A l'instant final , l'énergie cinétique est toujours nulle MAIS il y a eu une variation cinétique qui est égale au travail du POIDS moins le travail de la pièce , voilà j'espère que j'ai bien traduit littéralement le problème , c'est pas évident de tjs bien interpréter .



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