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Force et énergie



  1. #1
    M a R i O n

    Unhappy Force et énergie

    Bonjour, j'ai un devoir à rendre sur l'énergie cinétique.
    Je n'est pas très bien compris le principe du théorème de l'énergie cinétique et malheureusement, mon devoir porte sur ce théorème...
    Voici l'ennoncé:

    1.Un joueur lance un palet de 20Kg ( au Curling ) avec un mouvement de translation rectiligne sur une distance d=3,0m avec une force F supposé constante et horizontale. La vitesse de lancement ( quand le main lache le palet ) est alors de v1= 2,1m.s-1
    En utilisant le théorème de l'énergie cinématique et en supposant les frottement négligeable, calculer la valeur de F.
    2. En faite, il y a des frottements et le palet, élancé avec la vitesse v1, parcourt la distance D=40m et atteint le but avec une vitesse nulle. On modélise les frottements par une force unique f, constante et horizontale. Calculer la valeur f.

    Alors pour le première question j'ai utilisé une formule qui me donne seulement la valeur de l'énergie cinétique donc je ne pense pas ce cela m'aide pour la suite de l'exo.

    Merci d'avance pour votre aide

    -----


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  3. #2
    Duke Alchemist

    Re : Force et énergie

    Bonjour.

    Que ne comprends-tu pas dans le théorème de l'Ec ?

    Avant cette leçon, tu as dû parler du travail d'une force (constante).
    Sur un dessin, sais-tu repérer facilement (avec ou sans projection) les forces qui travaillent ?
    Sais-tu déterminer la valeur d'un travail ?


    Dans un deuxième temps, tu as dû voir l'énergie cinétique (de translation) d'un solide.
    Connais-tu sa définition ? (expression en fonction de la masse et de la vitesse)

    Une fois que tu connais cela, il n'y a qu'à savoir que la variation d'énergie cinétique (c'est-à-dire l'énergie cinétique "finale" moins l'énergie cinétique "initiale") est égale à la somme des travaux des forces extérieures.

    Dans ton cas :
    fais un schéma de la situation en y indiquant :
    - le solide (avec son centre de gravité, cela peut-être utile)
    - le sens du déplacement
    - les forces qui agissent sur le solide (en respectant plus ou moins une échelle)
    - placer un repère (O,x,y) avec (O,x) dans le sens du mouvement et (O,y) perpendiculairement (généralement vers le haut)
    Si besoin est, projeter les forces qui serait "obliques" sur les axes de projection pour trouver plus facilement les forces qui travaillent.
    - les points de départ et d'arrivée
    - les vitesses initiale et finale

    Déterminer le travail de chacune des forces.
    (Les expressions littérales, c'est mieux )
    En faire la somme. (toujours sous forme littérale)

    Déterminer l'Ec finale et l'Ec initiale.
    Exprimer Ec,f - Ec,i de manière littérale.

    Effectuer l'égalité afin de déterminer l'inconnue en fonction des données.
    Application numérique... et voilà

    Duke.

  4. #3
    calculair

    Re : Force et énergie

    bonjour,

    Si tu as calculé l'energie cinetique du palet, tu as fait une partie du travail......

    Cette energie a eté founie par le travail de la force appliquée au palet

    Le travail de la force c'est la force multipliée scalairement par le deplacement

    Tu connais l'energie, le delpacement, il te reste a deduire la force
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  5. #4
    M a R i O n

    Re : Force et énergie

    D'accord merci pour l'aide.
    Mais la force qui agit sur le palet est la force qui permet au palet de se déplacer...?

  6. #5
    M a R i O n

    Re : Force et énergie

    J'ai calculé l'énergie cinétique:
    Ec= 1/2m x v1²
    = 1/2x20x(2,1)²
    = 44J

    Mais je ne comprend pas comment peut ton en déduire la force f à patir de l'énergie de la distance parcourue

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Duke Alchemist

    Re : Force et énergie

    C'est en effet l'impulsion donné par le "lanceur" et connaissant la vitesse du palet, il est possible d'aboutir à la valeur de cette impulsion en appliquant le th. de l'Ec

    EDIT : le calcul de l'Ec n'est qu'une partie de la réponse. Relis ce que j'ai rappelé ci-dessus.
    Re-EDIT : Que peux-tu dire de la variation de l'énergie cinétique si la vitesse est constante ? (aucun calcul n'est nécessaire pour cela)

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  10. #7
    M a R i O n

    Re : Force et énergie

    Je n'ai pas fais beaucoup de cour sur ce thème.
    J'ai le théorème qui dit: dans un référentiel galiléen, la variation de l'énergie cinétique d'un solide en translation est égale à la somme des travaux des forces extérieurs qui s'exercent sur le solide au cours de son déplacement de A vers B.
    Avec ce théorème je peux calculer la valeur d'une force ?

  11. #8
    calculair

    Re : Force et énergie

    Citation Envoyé par M a R i O n Voir le message
    Je n'ai pas fais beaucoup de cour sur ce thème.
    J'ai le théorème qui dit: dans un référentiel galiléen, la variation de l'énergie cinétique d'un solide en translation est égale à la somme des travaux des forces extérieurs qui s'exercent sur le solide au cours de son déplacement de A vers B.
    Avec ce théorème je peux calculer la valeur d'une force ?
    bonjpou,

    je vois que tu connais ce theorème.

    Le travail des forces c'est celui fourni par le lanceur.....
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  12. #9
    M a R i O n

    Re : Force et énergie

    Quel est le lien entre la valeur d'une force et ce théorème?

  13. #10
    Duke Alchemist

    Re : Force et énergie

    Essaie de faire ce que je t'ai proposé plus haut (les étapes).
    La fore recherchée apparaîtra en cours de route...

  14. #11
    calculair

    Re : Force et énergie

    bonjour,

    Si tu fais comme t'a expliqué Duke Alchemist notamment en ecrivant l'expression litterale du travail et de l'energie, tu auras des equations qui te permettrons de trouver la donnée manquante ou recherchée.

    Tu connais l'energie
    tu connais la distance d'application de la force
    tu connais le theorème ou la loi qui relie energie et travail
    tu devrais trouver la force sans difficulté

    tu as 99% de la reponse voir même 99, 9 % de la reponse
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  15. #12
    vaincent

    Re : Force et énergie

    Citation Envoyé par M a R i O n Voir le message
    Quel est le lien entre la valeur d'une force et ce théorème?
    Le lien vient de l'expression du travail d'une force entre 2 points A et B :



    Dans l'expression du produit scalaire de la force F par le vecteur AB il y a la norme (le module) du vecteur F, et gràce au théorème de l'énergie cinétique on peut ainsi y accéder. C'est ça qu'il fallait remarquer.

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  17. #13
    M a R i O n

    Re : Force et énergie

    si j'exprime la force exercé par le joueur sur le palet (qui fait que le palet se déplace) D avec lécriture littéral, ca fait : W(D)= D x d
    D= W(D)/d
    Ensuite pour les énergie finale et initiale ce sont les mêmes non? Car je n'ai qu'une valeur dans l'énnoncé.
    Ecinitiale=1/2x20xV1

  18. #14
    calculair

    Re : Force et énergie

    Citation Envoyé par M a R i O n Voir le message
    si j'exprime la force exercé par le joueur sur le palet (qui fait que le palet se déplace) D avec lécriture littéral, ca fait : W(D)= D x d
    D= W(D)/d
    Ensuite pour les énergie finale et initiale ce sont les mêmes non? Car je n'ai qu'une valeur dans l'énnoncé.
    Ecinitiale=1/2x20xV1
    bonjour,
    tu as ecrits:

    J'ai le théorème qui dit: dans un référentiel galiléen, la variation de l'énergie cinétique d'un solide en translation est égale à la somme des travaux des forces extérieurs qui s'exercent sur le solide au cours de son déplacement de A vers B.

    Cela veut dire que l'energie acquise par le palet, lui a été fournie par le travail de la force dans le deplacement d.

    Pour dire les choses autrement: Quand tu pousses sur le palet avec une force constante sur une distance d, sa vitesse augmente et son energie cinetique liée à la vitesse aussi...

    Comme l'energie se conserve, l'energie fournie par le travail de la force est egale à l'energie cinetique du palet. C'est exactement ce que dit le théorème que tu as enoncé.
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  19. #15
    Duke Alchemist

    Re : Force et énergie

    Bonsoir.

    Reprenons calmement.
    Avec ce qui est écrit (comme notation) dans l'énoncé donne-moi :
    (1) l'expression de l'énergie cinétique au début du mouvement considéré (le point A) Ec,A
    (2) l'expression de l'énergie cinétique à la fin du mouvement au point B Ec,B
    => (2)-(1) donne la variation d'énergie cinétique

    (3) le travail du poids
    (4) le travail de la réaction normale au support
    (5) le travail de la force F
    Ces forces se déplacent sur la distance d.
    => Tu fais la somme de tous ces travaux.

    Tu "égalises" la relation obtenue pour la variation d'Ec avec celle obtenue pour la somme des travaux.
    Tu modifies l'écriture afin d'exprimer F en fonction des données (d, v1, m, g,...)

    Là, je ne peux pas faire plus sans te donner la réponse et on atteint le 99,9% de réponse là

    Duke.

  20. #16
    calculair

    Re : Force et énergie

    Citation Envoyé par Duke Alchemist Voir le message
    Bonsoir.

    Reprenons calmement.
    Avec ce qui est écrit (comme notation) dans l'énoncé donne-moi :
    (1) l'expression de l'énergie cinétique au début du mouvement considéré (le point A) Ec,A
    (2) l'expression de l'énergie cinétique à la fin du mouvement au point B Ec,B
    => (2)-(1) donne la variation d'énergie cinétique

    (3) le travail du poids
    (4) le travail de la réaction normale au support
    (5) le travail de la force F
    Ces forces se déplacent sur la distance d.
    => Tu fais la somme de tous ces travaux.

    Tu "égalises" la relation obtenue pour la variation d'Ec avec celle obtenue pour la somme des travaux.
    Tu modifies l'écriture afin d'exprimer F en fonction des données (d, v1, m, g,...)

    Là, je ne peux pas faire plus sans te donner la réponse et on atteint le 99,9% de réponse là

    Duke.
    Tu as fait une petite erreur de 0,09% ... Tu as donné 99,99 % de l'exercice...et avec trés grande rigueur.....
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  21. #17
    calculair

    Re : Force et énergie

    Bonjour,

    Tu devrais,M a R i O n; , si tu ne comprends pas les explications données, que tu exprimes avec tes mots, la compréhension du problème que tu en as
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

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