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Travail d'une force et énergie mécanique

Posté par
samuelrenard
24-04-20 à 19:25

Bonjour, j'aimerais si possible avoir de l'aide pour un exercice, voici le sujet :

Lors d'un lob au tennis, un joueur tape dans la balle de masse m=55g, à une hauteur h=1.0m du sol, en lui donnant une vitesse de valeur V0 = 12 m.s-1 et inclinée d'un angle \alpha = 45 degrés par rapport à l'horizontale.
La coordonnée horizontale de la vitesse de la balle est constante au cours du mouvement et vaut V0x = V0cos\alpha.
La force de frottement de l'ai et la poussée d'archimède sont négligées dans un premier temps.

a. Déterminer la vitesse de la balle quand elle touche le sol
d. En réalité, cette vitesse vaut v = 10m.s-1.
Quelle force est responsable de cette différence ? Calculer alors le travail de cette force lors du lob.

J'ai déjà calculé l'Em initiale de la balle qui est de 4.5J et qui est constante tout au long du mouvement.
J'ai aussi calculé son atltitude maximale qui est de 4.7m mais je coince sur la réponse à ces questions, la première amenant la réponse de la deuxième.
Quelqu'un pourrait-il m'éclaircir sur la méthode ? Merci beaucoup.

Posté par
gbm Webmaster
re : Travail d'une force et énergie mécanique 24-04-20 à 19:28

Bonsoir, bienvenue sur le forum,

Tout d'abord, je te demanderai de bien vouloir supprimer ton compte Theodomy en vertu de ceci (clique dessus) :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q29 - Avoir plusieurs comptes est-il autorisé ?



Dépêche-toi car tu seras exclu du forum dans un deuxième temps (pour l'heure, simple avertissement sur ce deuxième compte) :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q30 - J'ai été averti ou banni, pourquoi, et que faire ?



Ensuite un membre va pouvoir te venir en aide

Posté par
odbugt1
re : Travail d'une force et énergie mécanique 24-04-20 à 23:52

Bonsoir,
Et en attendant que samuelrenard régularise sa situation je lui signale que le calcul de l'altitude maximale de la balle est inutile (sauf bien entendu s'il lui est demandé)

Posté par
samuelrenard
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 03:03

J'ai réglé mon problème,
En effet c'était une question précédente pour le calcul de l'altitude maximale

***Edit gbm : bonjour, je confirme, le deuxième compte a été supprimé, merci et bonne journée à vous deux***

Posté par
odbugt1
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 09:05

Question a)
Tu as déjà exprimé l'énergie mécanique initiale Emi de la balle.
Il te faut maintenant exprimer son énergie mécanique finale Emf à l'instant où elle entre en contact avec le sol.
Les frottements et la poussée d'Archimède étant négligés, l'énergie mécanique se conserve.
Cela permet de répondre à cette question.
Je te laisse faire et venir proposer une réponse si tu le juges utile.

Posté par
samuelrenard
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 12:58

Sommes-nous d'accord pour dire qu'au sol h=0 et donc le produit nous donnant l'Epp est également nulle.
Ce qui nous permet de dire que EMf = Ec = 1/2 M.Vsol*2 ?

Posté par
odbugt1
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 13:43

Nous sommes d'accord à condition d'avoir auparavant défini le niveau du sol comme niveau de référence des énergies potentielles de pesanteur.
Bien entendu, si c'est l'énoncé qui a défini le niveau de référence, il faut en tenir compte.
Ton énoncé, hélas incomplet, ne me permet pas d'en dire davantage.

Posté par
samuelrenard
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 13:51

Cette information n'est pas dans mon sujet, je peux donc l'introduire comme phrase dans ma réponse.
Je trouve donc une vitesse de 13m.s-1 au sol, donc plus rapide que la vitesse initiale, ce qui me semble logique.

Posté par
odbugt1
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 14:11

Je n'ai pas fait le calcul car je ne me prononce pas sur un résultat numérique non justifié.

En effet, il arrive bien plus souvent qu'on ne le pense qu'on arrive à un résultat numérique convenable en dépit soit d'un raisonnement faux, soit à la suite d'erreurs successives qui se compensent les unes les autres.

En revanche je confirme que ton résultat est conforme à ce qu'on peut prévoir (vitesse au sol supérieure à la vitesse initiale)

Posté par
samuelrenard
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 14:22

Voici donc mon raisonnement :

Au sol h=0 donc  Epps=0
Ems=Ec= 1/2mVs2
Em est constante le long du mouvement,
Ems=Emi
1/2mVs2=1/2mV02+m.g.h
Vs2=(1/2mV02+m.g.h)/1/2m
Vs = (1/2mV02+m.g.h)/1/2m

Application numérique :
Vs = (1/2.55*10-33.(12)2+55*10-3.9.8.1.0)/1/2.55*10-3
Ce qui donne un résulat = 12.7 13

Posté par
odbugt1
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 15:57

Bien démarré :
(1/2) m (VS)² = (1/2) m (V0)² + m g h

Mais on peut simplifier la suite du calcul :
On multiplie les deux membres de l'égalité par (2/m)
(VS)² = (V0)² + 2 g h

V_S =  \sqrt{V_0^2+2gh}
On obtient en effet : VS = 12,79 ≈ 13m/s

Posté par
samuelrenard
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 16:14

Merci de votre aide.
Pour la b) je calcule Em
Em = Emf-Emi
je trouve pour Ems : 1/2.55*10-3.(13)2 = 4.6
donc Em = 4.6 - 4.5 = 0.1
Mais c'est incohérent car le travail de la force de frottement devrait être résistant pour ralentir la balle alors que lors de mon calcul le travail est moteur.

Posté par
odbugt1
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 16:34

Attention !
A cause des frottements la vitesse acquise au niveau du sol n'est pas de 13m/s.
Sa valeur est dans l'énoncé.

Posté par
samuelrenard
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 17:11

Il faudrait donc que je remplace 13 par 10 pour l'Ems si je comprends bien

Posté par
odbugt1
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 17:17

Oui,
Tu as une très mauvaise habitude qui consiste à ne pas attribuer d'unités aux valeurs numériques que tu emploies.

13 et 10 n'ont aucun sens si tu ne les assortis pas de l'unité qui les concerne.

Posté par
samuelrenard
re : Travail d'une force et énergie mécanique 25-04-20 à 17:42

Merci de votre aide, je vais faire attention à ça plus tard effectivement, merci à vous pour votre patience



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