le pendule en physique, terminale S

[invite1a4f09f4]

bonjour, voici un énoncé d'un DM;
"un pendule est constitué d'une petite sphére attaché à l'éxtrémité d'un fil long de 24cm fixe en un point P. La sphère a un rayon de 1.0cm et elle tourne suivant un cercle horizontal dont le centre est situé sur l'axe verticale passant par P. Le fil fait un angle constant de 15º avec la verticale.
Tous les frottements seront négligés on prendra go= 9.81 m.s^-2
Exprimer puis calculer la vitesse de la sphère en fonction des données de l'énoncé"

Voila, je me demande si il faut utiliser le théorème de la variationd e l'énérgie cinétique et dans ce cas est ce que le travail du fil serait nul? c'est à dire dans un cas de pendule formant des oscillations de droite à gauche normalement ils erait nul car il serait perpendiculaire à la trajectoire mais ici comme la trajectoire est circulaire serait t'il nul?
faut t'il utiliser le repère de frenet ou bien tous simplement est ce que je peux utiliser la formule v=d/t avec t la periode du pendule.
Je ne sait pas vraiemnt qu'elle technique adopter car je n'ai vu pour le moment que les cas simples, c'est à dire d'oscillations normales .
Merci d'avance pour votre aide.
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[Universus]

Salut,

De la façon dont je comprends ton problème, il ne s'agit pas d'un problème d'oscillation harmonique simple, mais plutôt d'un mouvement circulaire uniforme :

elle tourne suivant un cercle horizontal dont le centre est situé sur l'axe verticale passant par P

C'est un pendule qu'on fait tourner et la boule effectue un mouvement de rotation autour d'un axe verticale passant par P. En utilisant un schéma des forces sur la boule, tu pourras trouver la valeur de l'accélération centripète de la boule ainsi que sa vitesse de rotation.

Amicalement

[LPFR]

Bonjour,
À titre d'information, je voudrais ajouter que ce type d'objet s'appelle "pendule conique".
Au révoir.

[invite1a4f09f4]

merci mais je n'ai jamais entendu le terme accélération centripéte :s
est ce que vous pourriez m'orienter le probléme c'est que je ne sais pas quoi utiliser faut t'il que jutilise le TCI, le théorème de la variationd e lénergie cinétique et le repère de frenet ???
merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Si la vitesse de rotation est constante, il n'y a pas de variation d'énergie cinétique.
Si vous n'avez pas entendu parler de force centripète de d'accélération centripète, vous n'avez pas les outils nécessaires pour résoudre le problème.
Quand un objet tourne, même si le module de sa vitesse reste contant, la direction change et il subit une accélération. La force qui produit cette accélération est la force centripète.
Si vous faites tourner une masse au but d'une ficelle (comme dans le problème, mais en la tenant à la main), vous êtes obligé d'exercer une force pour attirer la masse vers votre main. Si vous lâchez la ficelle, la force centripète que vous exerciez disparaît, l'accélération centripète aussi, el la masse continue tout droit: elle prend la tangente.
Vous pouvez lire les articles de http://fr.wikipedia.org/wiki/Accueil à propos du mouvement circulaire et des forces centripètes.

[Universus]

Salut,

L'accélération centripète, comme son nom l'indique, est une accélération orienté vers 'le centre' d'un cercle que parcourt, du moins momentanément, un corps. Cette accélération a pour effet non pas d'augmenter ou de diminuer la vitesse du corps, mais de modifier la direction d'un corps en mouvement. Le plus simple exemple est celui d'un corps qui tourne autour d'un point fixe en suivant un cercle en ayant une vitesse (dans le sens de norme du vecteur-vitesse) constante, comme dans ton cas.

L'accélération centripète est où v est la vitesse du corps et r, le rayon du cercle qu'il parcourt. Par exemple, on pourrait dire qu'un objet se déplaçant en ligne droite suit un cercle de rayon infini, d'où une accélération centripète nulle, ce qui 'explique' que sa trajectoire soit linéaire.

Dans ton exemple, en connaissant la longueur de la corde ainsi que l'angle que fait la corde avec un axe vertical passant par P, par trigonométrie, tu peux déterminer la valeur de r (la distance de la boule à l'axe vertical). Aussi, tu peux calculer la composante de la tension dans la corde qui fournit l'accélération centripète à la boule. Il te manque la valeur de la masse dans ton énoncé, mais ce n'est pas grave ; si tu le souhaite, tu pourrais utiliser une masse quelconque m pour ta boule qui disparaît au fil de tes calculs (bref, seules les accélérations, dont l'accélération gravitationnelle, sont importantes).

Amicalement