Exercice sur le mouvement d'un solide.

[invitee795e015]

Bonjour je passe en terminale S et j'ai un problème concernant un exercice de niveau premiere.

On considere un pendule simple constitué d'un fil de longueur 1m et d'une masse 250g fixé a une de ses extrémités l'autre étant attachée a un support.
Partant de la position d'équilibre le pendule est écarté de 30 degrés par rapport a la verticale. A partir de cette position il est laché sans vitesse initiale, les frottements sont supposés négligeables.

1] et 2] Faire l'inventaire des forces subies par la masse m et les représenter sur un schema en situation pendule a l'équilibre et pendule écarté de l'angle a
Normalement pas de probleme , le poids P et la tension T du fil s'exerce sur le solide et pour les représenter je connais les points d'application et les directions.

3] Calculer l''energie potentielle du pendule quand il écarté de l'angle a
Je ne vois pas la diffréence avec l'energie potentielle quand le pendule est a l'équilibre mais ca donnerait Ep=m.g.z=0,25.9,81.1=2.4525

4] En considérant le systeme isolé préciser la relation entre énergie mécanique potentielle et cinétique
Je sais que Em=Ep Ec mais je ne vois pas ce qu'il faut ajouter de plus
5] Quelle est la vitesse de la masse quand elle repasse par sa position d'équilibre? Que fait la masselotte apres le passage a l'équilibre? Déterminer sa position finale et que pouvez vous dire du mouvement du pendule ?
La je ne comprends rien, je me doute qu'il faut qualifier le mouvement de la pendule d'uniforme ou autre chose et je pense qu'il faut trouver l'energie cinétique mais je cherche vraiment des pistes

Voila c'est un peu long mais merci d'avance pour votre aide.
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
3-Quand le pendule est à un angle de la verticale il est plus haut que sa position d'équilibre et 'z' ne vaut pas 1 mètre mais beaucoup moins (z=0 à l'équilibre).
4-" Je sais que Em=Ep + Ec mais je ne vois pas ce qu'il faut ajouter de plus"
5-Le mouvement du pendule est loin d'être uniforme. Il n'est même pas uniformément accéléré. En fait c'est un mouvement oscillatoire, proche d'une sinusoïde. L'énergie potentielle se transforme en énergie cinétique et vice-versa pendant les oscillations.

Au revoir.

[invite171486f9]

bonjour,
3) si tu considère que lorsque le pendule est à la verticale, il n'y a pas d'énergie potentielle de pesanteur (car la masse est au plus bas), alors tu as Ep(angle=0)=0
tu vois donc que suivant l'angle l'energie potentielle va augmenter. ta formule Ep=mgz est juste mais pense à la signification de z. Ce n'est pas la longueur du fil (sans quoi, Ep serait constant), mais l'altitude, que tu doit exprimer en fonction de l'angle d'écartement par rapport à la position d'équilibre.
4) oui, ta relation est juste. Il ne faut rien ajouter de plus. L'idée est de considérer que pour un système isolé (pas de frottements), la somme de Ec et de Ep est constante.
5) tu applique ta relation Em=Ec+Ep. Il te faut juste calculer Em à un instant qui t'arrange, par exemple à t=0 (où tu peux connaitre facilement Ec et Ep), et comme Em=Cte, la valeur de Em est toujours valable. Donc tu remplace les valeurs de Ec et Ep par leurs expressions à la position d'équilibre, pour trouver la vitesse de la masse lorsqu'elle repasse à la position d'angle=0

voila, en espérant que ca t'éclaire

[invitee795e015]

Merci j'ai pu resoudre les questions 3 et 4 mais seulement la moitie de la cinquieme , je ne sais toujours pas quoi du dire de la position finale de la masselotte.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Re.
La position finale de la pendule, sans frottements visqueux avec l'air, c'est d'osciller éternellement. Il n'y a pas de position finale.
Dans la réalité, les oscillations s'amortissent, leur amplitude tombe à zéro, et la position finale est la pendule verticale et immobile. Mais dans le problème on ne pare pas de frottements avec l'air. Alors...
La question "Que pouvez vous dire..." est idiote. Elle est équivalente à "dites moi ce que je veux entendre". Il faut psychanalyser le prof pour deviner ce qu'il veut qu'on lui dise.
A+

[invite8d322e93]

Non ce n'est pas une question idiote du tout. Elle t'invite à prédire le résultat avec le modèle utilisé et à réfléchir à celui-ci vu que le résultat contredit notre sens commun.
Je ne vois pas ce qu'elle a de mystérieux, c'est pas "que pensez vous de cette expérience" non plus