***Bonjour***
Des objects cubiques toutes identiques, de côteé a=20cm et de masse m=4kg, sont posées sur le sol. Pour former un pilier, on dispose 15 cubes les uns sur les autres.
1/ quel travail a fallu t'il pour construire le pilier?
2/une autre manière de proceder est d'assembler sur le sol puis de relever le pillier entier. quel est le travail du pois dans ce cas? g=9,8 m.s-2
merci d'avance.
1)
En supposant que les cubes puissent glisser sans effort (sinon il manque des données) :
le 1er cube est en place (au sol) --> pas de travail pour le lever : W1 = 0
Pour mettre le cube 2 en place, c'est à dire le poser sur le cube 1, il faut l'élever d'une hauteur a
Le travail nécessaire pour ce faire est : W2 = m.g.a
Pour mettre le cube 3 en place, c'est à dire le poser sur le cube 2, il faut l'élever d'une hauteur 2a
Le travail nécessaire pour ce faire est : W3 = m.g.(2a)
Pour mettre le cube 4 en place, c'est à dire le poser sur le cube 3, il faut l'élever d'une hauteur 3a
Le travail nécessaire pour ce faire est : W4 = m.g.(3a)
...
Pour mettre le cube 15 en place, c'est à dire le poser sur le cube 14, il faut l'élever d'une hauteur 14a
Le travail nécessaire pour ce faire est : W15 = m.g.(14a)
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Le travail total nécessaire à empiler tous les cubes est : W = W1 + W2 + W3 + ... + W15
W = mg(a + 2a + 3a + ... + 14a)
W = mga.(1 + 2 + 3 + ... + 14)
W = mga.14*(1 + 14)/2
W = 105.mga
W = 105 * 4 * 9,8 * 0,2 = 823,2 J
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2)
L'assemblage au sol (sous les mêmes conditions) ne nécessite pas de travail.
Le centre de gravité G du pilier au sol est à une altitude de a/2 = 0,1 m
Le pilier levé, son centre de gravité G (qui est au milieu de la hauteur) est à (1/2)*15*0,2 = 1,5 m d'altitude (altitude 0 au sol)
La masse totale du pilier est M = 15 * 4 = 60 kg
Le travail pour relever le pilier est donc : W = M.g.(Delta h de G)
W = 60 * 9,8 * (1,5 - 0,1) = 823,2 J
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Recopier sans comprendre est inutile.
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