Transformation d'énergie (Epp et Ec)

[nasssi]

Bonsoir,
j'étais en train de faire des exercices de physiques sur les transformations d'énergies, mais là je suis arrivée au niveau 3 de ce que mon bouquin me proposait comme exo, et je n'arrive pas à résoudre cet exercice :
Enoncé :
Soit la disposition spatiale du fichier joint constitué de deux plans inclinés et d'un plan horizontal.
Un solide S est lancé avec une vitesse de valeur v0 = 3,0 m.s-1 de la position A où son centre d'inertie est à la hauteur h = 30 cm au-dessus du sol.
On fait l'hypothèse que l'ensemble du mouvement de S s'effectue sans frottement.
a)Ecrire les expressions de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle de pesanteur du solide S lorsqu'il est lancé en A.
b)Quelle transformation d'énergie s'effectue sur le trajet AB?
En déduire la valeur de la vitesse du solide S lorsqu'il atteint le point B.
c)Quel est le mouvement du solide sur la portion horizontale de BC ? Justifiez la réponse.
d)Quelle transformation d'énergie s'effectue sur le trajet de remontée CD?
Quelle distance le solide S parcourt-il le long de CD avant de s'immobiliser et de redescendre ?
e)Faire toutes les applications numériques avec les données suivantes :
*masse du solide S : m = 200 g
*angles avec l'horizontale : alpha = 20° ; Beta = 15°

Voici ce que j'ai commencé à faire :
a)*Ec = 1/2.m.v^2
Ec = 1/2 * 200 * 10^-3 * 3.0
Ec = 3 * 10^-1 Joules

*Epp = m * g * h
Epp = 200 * 10^-3 * 9.81 * 30 * 10^-2
Epp = 5.9 * 10^-1 Joules

b)Sur le trajet AB, l'énergie potentielle de pesanteur diminue, parallèlement à une augmentation de l'énergie cinétique.

Par contre pour le reste des questions, je suis bloquée.
D'autant plus que je ne suis pas sure de mes résultats précédents

Si quelqu'un pourrait m'aider

Merci
-----

[invite02b9c0d1]

Bonjour,

Alors déjà je crois que vous avez oublié le carré de la vitesse dans le calcul de l'énergie cinétique de la question a). Vous le mettez bien dans l'expression littérale, mais pas dans le calcul numérique. Ce qui devrait donner plutôt 0,9J.

Pour la suite de la question b), c'est très simple. En fait vous avez déjà trouvé la réponse, il suffit de vous relire attentivement :

b)Sur le trajet AB, l'énergie potentielle de pesanteur diminue, parallèlement à une augmentation de l'énergie cinétique.

Donc au point B, il n'y a plus d'énergie potentielle de pesanteur (le solide est au sol) qui s'est transformée en énergie cinétique. Comme il n'y a pas de frottement et que donc l'énergie globale se conserve, en B l'énergie cinétique du solide est celle qu'il avait déjà au départ (logique) + celle qui provient de l'énergie potentielle de pesanteur (c'est donc Ec en A + Epp en A qui donne un Ec en B).

Ensuite, connaissant l'énergie cinétique en B, vous pouvez sortir et calculer la vitesse en B, puisque la masse est toujours la même avec l'expression déjà utilisée : 1/2*m*v²

c) cette question est un peu mal formulée. En fait le mouvement, c'est bien logique, c'est que le solide continue à glisser sur le plan horizontal... rien d'extraordinaire, il traverse pas le sol ou ne se met pas à s'envoler tout d'un coup, d'où la question mal posée. En fait il faut plutôt voir dans cette question c), la question suivante : de quelle manière s'effectue le mouvement sur la portion horizontale BC? et pour justifier votre réponse demandez vous si la vitesse augmente, diminue, si l'énergie reste la même et quelle est-elle ? Ec ? Epp ? un peu des deux ? ...

d)C'est un peu la question b) à l'envers. Pour trouver la distance que le solide S parcours sur CD avant de s'immobiliser et de redescendre il faut utiliser comme on l'a fait en b) la conversion d'énergie. Celle-ci se conserve on l'a dit, et lorsque le solide remonte sur CD, son énergie cinétique se transforme peu à peu en énergie potentielle de pesanteur (il perd de la vitesse mais gagne en altitude). Donc la distance peut être trouvée lorsque toute l'énergie cinétique s'est transformée en énergie potentielle de pesanteur (le solide ne bouge plus). A ce moment là, vous pourrez calculer la hauteur à laquelle le solide se trouve (m*g*h). Je vous laisse terminer tout de même !

Bonne fin d'exercice,

Ib.

[nasssi]

Bonsoir
J'ai continué mon exo,,, mais là je suis arrivée à la c) , et j'avoue que je ne comprend pas trop :

c), la question suivante : de quelle manière s'effectue le mouvement sur la portion horizontale BC? et pour justifier votre réponse demandez vous si la vitesse augmente, diminue, si l'énergie reste la même et quelle est-elle ? Ec ? Epp ? un peu des deux ? ...

Je pense néanmoins, que la vitesse augmente (mais je ne saurais expliquer pourquoi) et que l'énergie qui va varier est Ec (car il n'y a plus d'Epp), et que puisque la vitesse augmente, Ec va aussi augmenter (et ne sera donc pas constante )

Qu'en pensez-vous ?

...Nassima...

[Rincevent]

Je pense néanmoins, que la vitesse augmente (mais je ne saurais expliquer pourquoi) et que l'énergie qui va varier est Ec (car il n'y a plus d'Epp), et que puisque la vitesse augmente, Ec va aussi augmenter (et ne sera donc pas constante )

quand tu lances un ballon par terre, une fois que tu l'as lâché, il accélère et va de plus en plus vite ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[nasssi]

Ah , je vois
Donc la vitesse reste constante
L'energie totale correspond à Ec
et si v = constante ; donc Ec ne varie pas

Est-ce juste

Nassima

[nasssi]

pour la d)
J'ai compris le principe, mais je ne vois pas comment déterminer la hauteur h avec : Epp = m*g*h ; puisque je ne connais pas Epp
(A moins que depuis le point A, l'energie totale se conserve, et que donc au point D , l'énergie totale est égale à Epp car il n'y a plus de Ec , et que par conséquent je peux déterminer h en résolvant une équation )

Qu'en pensez-vous ?

Merci d'avance

Nassima

[Rincevent]

Est-ce juste

oui... à ceci près qu'il faut bien que tu aies en tête que l'énergie totale est Ec uniquement parce que tu as choisi comme hauteur à laquelle l'énergie potentielle est nulle le sol

pour la suite, on t'a dit au départ qu'il n'y avait pas de frottement... qu'est-ce que cela implique ?

[nasssi]

S'il n'y a pas de frottements, l'énergie globale Et se conserve :
Je me demande si je ne pourrais pas commencer par :
*calculer Ec(c) (dont la vitesse est la même qu'au point B) et Epp (m * g * h) ; et ceci afin d'en déduire Et (c) ( qui à mon avis serait le même que Et(b))
*Puis grâce à la conservation de l'énergie dire que : Et (c) = Et(d)

Qu'en pensez-vous ?

[Rincevent]

Qu'en pensez-vous ?

c'est effectivement la conservation de l'énergie la clef. Mais n'oublie pas que la conservation, ça veut dire Et=Ec+Ep en tout point... or, tu connais l'expression analytique de Ep et tu connais aussi la vitesse et l'altitude initialeS... donc... ?

[invite02b9c0d1]

c'est effectivement la conservation de l'énergie la clef. Mais n'oublie pas que la conservation, ça veut dire Et=Ec+Ep en tout point... or, tu connais l'expression analytique de Ep et tu connais aussi la vitesse et l'altitude initialeS... donc... ?

Je n'aurais pas mieux dit !

Sauf que ce n'est pas forcément utile d'embrouiller les pensées en se resservant de la vitesse et de la hauteur initiale de S (donc Et(initial)).

Effectivement, pour calculer Et(d), il y a plusieurs manières différentes puisqu'on connait à ce stade la vitesse et la hauteur du solide en différents points. En gros, on peut faire
Et(d) = Etinitial = Et(d) = Et(b) = Et(c) etc...

Mais bon, comme l'exercice ne semble pas forcément évident pour toi, je dirais que tu es sur la bonne voie dès lors que tu as compris que l'exercice te fais calculer une énergie, afin de pouvoir calculer la suivante pour te faire appliquer de différentes manières le principe de conservation de l'énergie. Tu peux aussi faire tout l'exercice seulement avec les données initiales mais c'est moins interessant et moins intuitif pour qui n'a pas l'habitude d'y penser..

Donc oui, en disant que Et(c) = Et(d) tu es sur la bonne voie, forcément et à partir de là tu as déjà compris que l'énergie se conserve en tout point, plus besoin de revenir aux valeurs initiales.

Ib

[Eurole]

Bonjour.

Certains éléments du schéma initial peuvent porter à confusion

Un bon dessin est la moitié de la solution.

Dans le schéma joint, lorsque le solide arrive à la position représentée en rouge, il a une énergie cinétique égale à celle du départ
Cette énergie va le monter de combien verticalement ?

.

[nasssi]

Je n'ai pas encore pu ouvrir ton schema car il est en attente de validation
Néanmoins, voici ce que j'ai fais

J'ai progressé dans la question, et voici ce que je trouve (c un peu long)

Pour trouver (tel que le demande la question) la distance que le solide S parcourt sur [CD], on utilise la conversion d'énergie.

Or :
_Sur [CD] : Ec diminue (car le solide perd de la vitesse) et Epp augmente ( car la hauteur augmente)
_Donc au point D : il n'y a plus de Ec ( le solide ne bouge plus), qui s'est transformé en Epp

Donc : Ec (D) = 0 et par conséquent Et (D) = Epp (D)
La distance peut ainsi être trouvée lorsque toute l'énergie cinétique s'est transformé en Epp.

A ce moment on peut calculer h grâce à : Epp = m * g * h

Or l'énergie se conserve en tout point
Donc Et(D) = Et (A) (qui avit deja été calculé et qui vaut 1.49 ) = 1.49 J

Or Et (D) = Epp (D)
Donc Epp (D) = 1.49

Epp (D) = m * g * h
h = Epp (D) / m * g
h = 1.49 / 200* 10^-3 * 9.81 = 0.76 m

De plus, d'après le schéma qui est joint :
sin (Beta) = opposé / hypothenus = h / CD
CD = h/sin(Beta) = 0.76 / sin 15 = 2.9 m

Qu'en pensez-vous

Merci d'avance

Nassima

[nasssi]

Est ce que quelqu'un pourrait m'aider ou ne serait-ce que vérifier mon raisonnement

Merci d'avance

[invite02b9c0d1]

Bonjour,

Je n'ai pas revérifié le calcul mais pour moi, c'est juste.

Le raisonnement est très bon et montre que tu as apparemment compris la logique de ce genre de problème.



Ib

[Eurole]

Est ce que quelqu'un pourrait m'aider ou ne serait-ce que vérifier mon raisonnement

Merci d'avance

bonsoir,
je suis également d'accord sur l'ensemble.

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