salut les gens , j'espère que vous allez bien
j'ai un petit problème avec l'énergie potentielle élastique
si l'axe est orienté vers le haut, et en prenant la position d'équilibre étant l'origine , comme indiqué en image , l'expression de l'énergie sera quoi ?
merci
Quand vous déplacez la masse vers le haut ( donc, ou
croissant, avec le choix d'axe du dessin), l'énergie potentielle de pesanteur augmente-t-elle bien diminue-t-elle ?
Bien sur, j'ai répondu à côté...
Pareil : quand la masse descend, que fait l'énergie potentielle élastique (de la masse) ? Quelle est sa relation avec la force subie par la masse ?
Il faudrait préciser vos notation....
Je suppose que est l'ordonnée de la masse.
Mais que représente ?
Allongement du ressort en position de repos de la masse : Delta L = mg/k
Energie élastique du ressort en cette position : Ee0 = (1/2).k.(Delta L)² = (1/2).k.(mg/k)²
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Si G est déplacé à l'ordonnée z, l'allongement du ressort est Delta L' = mg/k - z
Energie élastique du ressort en cette position :
Ee(z) = (1/2).k.(Delta L')² = (1/2).k.(mg/k - z)²
Si on choisit le niveau de O pour les énergies potentielles de pesanteur nulles, alors, l'énergie potentielle de pesanteur de l'objet de masse m est :
Epp(z) = mgz
L'énergie potentielle de l'ensemble du système ressort plus masse est alors :
Ep(z) = mgz + (1/2).k.(mg/k - z)²
... en considérant la masse du ressort comme négligeable devant la masse de l'objet suspendu au ressort.
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Non demandé :
Si on écarte verticalement la masse de sa position d'équilibre et qu'on la lache avec ou sans vitesse initiale (verticale), alors :
Hors frottement, il y a conservation de l'énergie mécanique de l'ensemble ressort - masse et on peut écrire :
Ep + Ecinétique = constante
mgz + (1/2).k.(mg/k - z)² + (1/2).m.v² = constante (avec v : dz/dt)
et en dérivant par rapport au temps :
mg dz/dt - k.(mg/k - z). dz/dt + m.v.dv/dt = 0
mg - k.(mg/k - z) + m.dv/dt = 0
kz + m.dv/dt = 0
m d²z/dt² + k.z = 0
C'est l'équation différentielle qui permet de déduire z(t) ... en connaissant les conditions initiales, soit donc les valeurs de z(0) et de v(0)
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Sauf distraction.
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