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[Physique] [TS] Calculs de mécanique.



  1. #1
    benjy_star

    [Physique] [TS] Calculs de mécanique.

    Bon, on commence très simple !

    Energie cinétique :

    Calculer l'énergie cinétique d'une 205 TD de 960 kg lancée à la vitesse de 130 km/h sur une autoroute (par temps clair, ça va sans dire).

    Energie potentielle :

    Calculer l'énergie potentielle de ma boule de pétanque de 710 à 2m de hauteur.
    ATTENTION?, IL Y A UN PIEGE ENOOORME

    Travail d'une force :

    Soit une force de 10 N exercée de droite à gauche qui se déplace de 10 m de gauche à droite. Calculer le travail.

    Namsam : as-tu vu en cours le produit scalaire, pour calculer le travail lorsqu'il y a un angle entre le vecteur force et le vecteur "déplacement" ?

    -----


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  3. #2
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Energie cinétique:
    Ec=1/2*m*v²
    v=130/3.6=36m.s-1
    Ec=1/2*960*36²
    Ec=6,3.105J

    Energie potentielle:
    Donc d'abord je ne voit pas le poids a moins que ce ne soit m=710g, de plus, cela varie selon l'origine que l'on prend.

    Travail d'une force:
    WF= vecteur F scalaire vecteur déplacement
    WF= F*l*cos 180
    WF= 10*10*(-1)
    WF=-100 J

    Pou ta question, oui j'ai déja fait le produit scalaire mais juste pour te dire, je suis en 1ere S pas en terminale
    Merci pour les exos.

  4. #3
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Oui, c'était 710 g, j'ai oublié le "g". Sinon, c'est bien ça, tu n'es pas tombé dans le piège, il fallait une origine !!

    Pour le reste, c'est tout juste.

    Tu veux d'autres exercices de ce type, ou plus durs, ou plus longs ou... ??

  5. #4
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Oui s'il te plait, ce sera sympatique de ta part de me passer quelques exercices un peu plus difficiles.

    Cordialement,
    Namsam

  6. #5
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Bon, alors un classique.

    On imagine un pendule avec une boule de masse m =50 g suspendue à un fil (supposé toujours tendu) de longueur l = 20 cm.

    On lache la boule sans vitesse initiale. Le fil tendu fait alors un angle de 30 degrés avec la verticale. Quelle vitesse aura le pendule à son passage à la verticale.

    C'est un classique. si tu bloques dès le début, je te donne un indice !

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Le classique pas de probleme

    La en fait j'ai trouvé 2 possibilités mais on retombe sur le meme réusltat. Voici mes 2 méthodes

    1ere méthode:
    On applique le théoreme de l'énergie cinétique entre les points de départ (A) et au passage sur la verticale (B):
    Ec(B)-Ec(A)= WP+WT
    On a Ec(A)=0J car, l'objet étant laché avec une vitesse initiale, va=0m.s-1 soit 1/2mva²=0J
    WT=0J car à chaque point du cercle, la tension est perpendiculaire à la tangente en ce point.
    On a donc:
    Ec(B)=WP
    1/2mvb²=WP
    WP= mgh, le travail du poids est moteur
    h=l-lcos30
    h=l(1-cos30)
    1/2mvb²=mgl(1-cos30)
    vb= racine de (2gl(1-cos30)

    A.N: vb= racine de (2*9,81*20*10-2*(1-cos30))
    vb= 7,3*10-2

    La 2eme méthode consiste à dire que l'Em est la meme au point initial et en passant par la verticale. En prenant pour origine Ep(angle=0°)=0, alors on a ca et ca revient à l'autre méthode:
    Em(A)=Em(B)
    Ec(A)+Ep(A)=Ec(B)+Ep(B)
    Ec(A)=0 car va=0 et Ep(B)=0 car c'est l'origine des Ep
    Ep(A)=Ec(B)
    mgh=1/2mvb² et on revient a avant

    Voila ^^

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  10. #7
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Ok, puisque tu le prends comme ça ! lol !

    Alors on a les mêmes données (m, l, angle initiale, vitesse nulle) mais cette fois, on place un obstacle de dimension négligeable en position l/2, qui va immobiliser à la verticale le haut de la corde et le reste de la corde plie autour de l'obstacle.

    Donne moi la hauteur maximale de l'autre côté, ainsi que l'angle que fera la corde avec la verticale.

    Par contre, c'est du niveau TermS, tu m'avais demandé du 1èreS, non, je me trompe ? Ou alors je suis perdu dans les programmes ? Ou alors tu as pris de l'avance...

  11. #8
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Non c'est bien du programme de 1ere S, la preuve j'ai fait ca ce matin en cours :P C'était juste histoire de m'améliorer vu que j'ai un controle dans pas très longtemps il faut que je voie si mes bases sont acquises et ce forum est très enrichissant par rapport à ca ^^

    Donc ici je reprends mon histoire d'énergie mécanique, comme les données sont les memes je garde mon Em(B) et je fais cette fois l'égalité par rapport au point de l'autre coté du pendule où l'objet atteint la hauteur maximale et par conséquent s'arrete. On appelle ce point C
    Em(B)=Em(C) ( pas de frottement, que des forces conservatives)
    Ec(B)+Ep(B)=Ep(C)+Ec(C)
    Ep(B)=0 car je l'ai gardée en origine des énergie spotentielles
    Ec(C)=à car vc=0, l'objet s'arrete
    Ec(B)=Ep(C)
    1/2mvb²=mgh'
    h'= vb²/2g
    A.N: h'= 7,3.10-1/2*9,81
    h'=3,7.10-2m soit 3,7 cm

    Pour trouver l'angle, on fait:
    h'=l/2(1-cosangle)
    cosangle=1-(2h'/l)
    A.N: cosangle= 51°

    je sais pas trop si c'est bon mais bon regarde toujours
    Sinon celui d'avant je me suis trompé c"est vb=7,3.10-1m.s-1

    Cordialement,
    namsam

  12. #9
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Oui oui, effectivement, je n'ai pas regardé les applications numériques..

    En tout cas, pour les formules, je suis complètement d'accord. Tu avais remarqué que sans frottement, avec l'obstacle, il avait la même hauteur à la fin qu'an début ?

  13. #10
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Calcul de h:
    h= l(1-cosalpha)
    h= 2,0.10-2*(1-cosalpha)
    h= 2,7 cms

    C'est pas trop égal à 3,7 donc h est différent de h'
    Mais bon toi tu as trouvé ca? ( par rapport aux applications numériques)

  14. #11
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Bon, j'ai fait les application numériques : pour la vitesse, je trouve v = 0.23m/s. Je n'arrive pas à voir où est ton erreur, sans doute mal tapé à la calculatrice puisque la formule est bonne.

    Pour trouver h', tu utilises la formule :

    1/2mvb²=mgh'
    Ce qui te donne h' = h étant donné que tu avais écrit avant :

    1/2mvb²=WP
    WP= mgh
    C'est plus clair ?

  15. #12
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Oui mais après avoir tapé plusieurs fois je trouve toujours la meme chose, pour la vitesse...
    vb=0,72m/s...
    Ca me parait bizarre...

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  17. #13
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Ah mince, c'est moi qui ai fait une erreur... 20cm = 0.02m, vive le boulet !

    Par contre, mon raisonement reste juste pour dire que la hauteur est la même à gauche et à droite. Et je trouve dans les deux cas 2,70 cm. Je rappelle les formules :

    h'= vb²/2g
    h=l(1-cos30)

  18. #14
    gsixk

    devoir à rendre

    salut, j'ai moi aussi quelques questions sciences à poser je n'y connais rien si quelqu'un peut m'aider...
    une ampoule électrique a une puissance de 3 watts sous une tension continue de 12 volts quelle est sa résistance? justifiez...

  19. #15
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Citation Envoyé par benjy_star
    Ah mince, c'est moi qui ai fait une erreur... 20cm = 0.02m, vive le boulet !
    20cm=2 dm= 0,2m -_-'

    mais c'est bon en fait je trouve 2,7 cms je me suis trompé j'ai laissé vb² a la forme vb sur la calculette...

    Bon désolé de t'avoir confus mais tu avais raison!
    Aurais-tu d'autres exos en reserve?

  20. #16
    benjy_star

    Re : devoir à rendre

    Citation Envoyé par gsixk
    salut, j'ai moi aussi quelques questions sciences à poser je n'y connais rien si quelqu'un peut m'aider...
    une ampoule électrique a une puissance de 3 watts sous une tension continue de 12 volts quelle est sa résistance? justifiez...
    Salut !

    Tu devrais poser ta question sur le forum de physique !

  21. #17
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Citation Envoyé par Namsam
    20cm=2 dm= 0,2m -_-'

    mais c'est bon en fait je trouve 2,7 cms je me suis trompé j'ai laissé vb² a la forme vb sur la calculette...
    Oui oui, moi je partais sur 20 cm = 0.02m, donc forcément.. Sinon, on est d'accord sur les derniers résultats alors !

    Citation Envoyé par Namsam
    Aurais-tu d'autres exos en reserve?
    Un truc genre un plan incliné, laché sans vitesse initiale, vitesse au bout d'une certaine distance, ça te va ?

  22. #18
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Oui mais de ce type la celui que je maitrise le moins c'est l'histoire de la boucle ( Avec un objet qui doit faire une boucle)

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  24. #19
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Oula, je comprends pas bien ce que tu veux me dire...

  25. #20
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Oui en relisant la tournure n'était pas correcte...
    En fait je voulais dire que, si tu veux bien, tu pouvais me donner unexercice concernant le plan incliné, mais j'arrive à me débrouiller dans celui-ci. Dans le theme de la mécanique, je me débrouille mal sur un exo ou on a une boucle, voila...

  26. #21
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Ben le truc, c'est "la boucle" que je ne comprends... J'essaye de me rappeler mes 17 ans (!!) et je ne me souviens de rien de ce genre en physique de 1èreS... Tu peux préciser STP ?

  27. #22
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Par exemple on a un palet dans un jeu à la fete foraine, il faut le pousser a une vitesse pour qu'il puisse faire une boucle, après faut calculer la vitesse minimale à laquelle il doit aller pour faire une boucle...de ce genre.
    Sinon ce serait bon pour le plan incliné.

  28. #23
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Mais c'est du niveau TermS, il me semble ?? Bon, il se fait tard, je te trouve ça pour demain ! Parce que là, pour celui-ci, il va falloir que je crée !

  29. #24
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Terminale S? Bizarre alors je fais ca en premiere S et j'ai meme des exos de ce type dans mon livre de 1ere S... En terminale S si j'ai bien compris ce que la prof m'a dit on fait l'énergie potentielle élastique ( avec l'allongement) et l'étude des satellites mais peut-être qu'il y a de ca aussi, la premiere S c'est aussi pour se préparer au bac ^^

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  31. #25
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Oui oui, moi je me rappelle avoir fait une annale de ce genre quand je passais mon BAC, c'est pour ça. Mais bon, je vais te proposer un truc de ce genre, tu me diras si ça correspond. Je le prépare en début-milieu d'aprèm ! Désolé, c'est la galère le dimanche, j'ai toujours pleins de trucs à faire !

  32. #26
    halman

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Citation Envoyé par Namsam
    Energie cinétique:
    Ec=1/2*m*v²
    v=130/3.6=36m.s-1
    Ec=1/2*960*36²
    Ec=6,3.105J
    Energie potentielle:
    Donc d'abord je ne voit pas le poids a moins que ce ne soit m=710g, de plus, cela varie selon l'origine que l'on prend.
    Travail d'une force:
    WF= vecteur F scalaire vecteur déplacement
    WF= F*l*cos 180
    WF= 10*10*(-1)
    WF=-100 J
    Pou ta question, oui j'ai déja fait le produit scalaire mais juste pour te dire, je suis en 1ere S pas en terminale
    Merci pour les exos.
    L'énergie potentielle on m'a appris que c'était mgh.

    masse * g * hauteur.

    .71 * 9.80665 * 2 = 13.925

  33. #27
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Citation Envoyé par halman
    L'énergie potentielle on m'a appris que c'était mgh.
    masse * g * hauteur.
    .71 * 9.80665 * 2 = 13.925
    Oui, c'est bien ça. Mais il faut pas oublier qu'il vaut une référence, une altitude ou l'énergie potentielle est nulle. En générale, on la définit nulle au sol, pour des raisons de commodités !

  34. #28
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Bon, un petit exercice type "boucle", mais sans boucle !

    Un skater (skateur ?) doit passer une rampe en forme de pointe qui de situe à une hauteur h par rapport au plan horizontal à partir duquel il prend de la vitesse.

    1- Quelle doit être la vitesse minimale qu'il doit attendre pour passer la pointe ? En m/s et km/h, pour t'embêter ! On gardera l'unité la plus intéressante...

    On a :

    h = 1.8 m
    g = 10 m/s²
    On suppose pour tout l'exercice qu'il n'y a aucun frottement

    2- Pour prendre sa vitesse, le skater dispose d'un plan inclinable de 3.6 m de long. De quel angle minimum doit-il l'incliner pour qu'en partant du début du plan, il soit sur de passer le pic ?

  35. #29
    Namsam

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    Ca correspond tout à fait merci ^^
    Je prend pour origine des énergies potentielles le sol.
    1. Prenons un skateur qui commence à un point A et qui passe par la pointe P.
    Pour pouvoir passer la pointe, il doit forcément avoir une vitesse supérieure ou égale à 0 au niveau de la pointe, que l'on appellera le point B.
    L'énergie mécanique se conserve au cours du mouvement car les frottements sont négligés ( on n'a que des forces conservatives) donc on a:
    Em(A)=Em(B)
    Ep(A)+Ec(A)=Ep(B)+Ec(B)
    Ep(A) et Ec(B) sont nuls car Ep(A) est l'origine des Ep et la vitesse à la pointe doit etre nulle au minimum.
    Ec(A)=Ep(B)
    1/2mva²=mgh
    va=(2gh)1/2
    je trouve alors
    va=(2*10*1,8)1/2
    va= 6,0 m.s-1 et je crois que je vais garder cette échelle parce que le km.h-1 c'est plutot pour les grandes distances...mais bon on verra ^^
    2. Une fois la vitesse trouvée, on peut s'interesser au moyen de l'atteindre. On prend donc un point O, qui est le point de lancer du skater qui est situé à une hauteur h' par rapport au sol. L'énergie mécanique se conserve toujours donc on a:
    Em(O)=Em(A)
    Ec(O)+Ep(O)=Ec(A)+Ep(A)
    Le skater par sans vitesse initiale donc Ec(O)=0 et Ep(A) est l'origine donc Ep(A)=0
    Ep(O)=Ec(A)
    mgh'=1/2mva²
    h'=AO( la distance du plan)sin£ (£ sera l'angle que fera le plan avec l'horizontale)
    mgAOsin£=1/2mva²
    sin£=va²/(2gAO)
    A.N: sin£=6²/(2*10*3,6)
    sin£=0,50 d'où £=30°
    l'angle minimum doit être de 30°
    Merci pour les données ^^ Ca m'a facilité la tache pour la précision ^^

  36. #30
    benjy_star

    Re : [Physique] [TermS] Calculs de mécanique.

    C'est tout juste !

    Oui, je voulais un exercice avec des résultats ronds ! Bon raisonnement en tout cas !

    Encore ?

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