Exercice de force

[invite4ade01f3]

Energie potentielle de pesanteur : m * g * h = 300 * 9.81 * h ( je ne vois pas quel ou je peux trouver la hauteur )

Energie cinétique : 600 J

Energie potentielle élastique : 1/2 * k *x²



Est-ce bien ça ?
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[invitecaafce96]

Le wagonnet va parcourir 100 mm sur une pente à 10% - en général toutes les données sont utiles - alors combien perd il de hauteur ?

[invite4ade01f3]

Alors :

- 100 mm = 0,1 m
- 10% = 10/100 = 0,1 (je ne sais pas quel est l'unité)

0,1 * 0,1 = 0,01 mètre

Le wagonnet perd 0,01 mètre (même si je pense que ça ne doit pas être ça)

Je te remercie d'avance.

[invite6ae36961]

Est-ce une pente à 10% ou une pente formant un angle de 10° avec l'horizontale ?
Ce n'est pas tout à fait la même chose.

L'énergie potentielle de pesanteur a-t-elle augmenté ou diminué lors de l'arrêt ?

Il vous reste encore à rassembler les morceaux du puzzle !

[invite4ade01f3]

Ca forme un angle de 10°

Est-ce que c'est juste :


Energie potentielle de pesanteur : m * g * h = 300 * 9.81 * h ( je ne vois pas quel ou je peux trouver la hauteur )

Energie cinétique : 600 J

Energie potentielle élastique : 1/2 * k *x²

[invite6ae36961]

Les choses paraissent encore bien embrouillées dans votre tête, complétez le tableau ci-dessous avec les valeurs numériques, si elles sont connues ou une expression littérale dans le cas contraire.

Avant arrêt

Ec =

Ep pesanteur =

Ep élastique =

Em =

Après arrêt

Ec =

Ep pesanteur =

Ep élastique =

Em =

Vous devriez maintenant y voir plus clair

[invite6ae36961]

Energie potentielle de pesanteur : m * g * h = 300 * 9.81 * h ( je ne vois pas quel ou je peux trouver la hauteur )

Ce n'est pas exactement l'expression de l'énergie potentielle de pesanteur, elle s'écrit plutôt :
E_{p pesanteur} = m g z où z désigne l'altitude.
Supposez l'altitude nulle avant l'arrêt et déterminez l'altitude après l'arrêt par la trigonométrie.

[invite4ade01f3]

Avant arrêt
Ec = 600 J
Ep pesanteur = m * g * h = 300 * 9.81 * 0 (car vous me dites qu'elle est nul) = 0 J
Ep élastique = 1/2 * k *x²
Em = Epp + Ec + Epe
Après arrêt
Ec = je ne sais pas
Ep pesanteur = m * g * h = 300 * 9.81 * z (z avec les 10° en moins)
Ep élastique = 1/2 * k *x²
Em = Epp + Ec + Epe


Désolé mais ce cours sur l’énergétique est vraiment très compliqué pour moi avec toutes ces formules qui ce ressemblent je suis complètement enrouillé.

[invite6ae36961]

Ce n'est décidément pas clair du tout pour vous.
Avant l'arrêt.

Le ressort est-il comprimé ou non et que vaut donc l'énergie potentielle élastique ?

Après l'ARRET.

Que vaut la vitesse et que vaut donc l'énergie cinétique ?

[invite4ade01f3]

Avant l’arrêt le ressort n'est pas comprimé

L'énergie potentielle élastique vaut : en fait le problème c'est que je ne sais pas c'est quel formule

Avant l'arrêt l'énergie cinétique est de : 1/2 * m * v² = 1/2 * 300 * 2² = 600 J

Après l'arrêt l'énergie cinétique est de : 1/2 * m * v² = 1/2 *300 * 0² = 0 J (v = 0 car le wagonnet est arrêter)

Je pense que c'est ça

[invite6ae36961]

Avant l’arrêt le ressort n'est pas comprimé

L'énergie potentielle élastique vaut : en fait le problème c'est que je ne sais pas c'est quel formule

Ce n'est pas un problème de formule mais de compréhension ; l'énergie potentielle élastique est l'énergie que possède (par exemple) un ressort qui est déformé, si le ressort n'est ni étiré, ni comprimé, son énergie potentielle élastique est nulle.
Etudier une leçon ne se limite pas à regarder les formules qu'elle contient, mais à lire attentivement les explications relatives aux phénomènes physiques qui y sont exposés ; je crois qu'il est indispensable pour vous de faire ce travail de base.

[invite4ade01f3]

Ok mais sinon les autres formules et calcul son juste ?

Donc si j'ai bien compris :
Avant l’arrêt comme le ressort n'est ni étiré ni comprimé l’énergie potentiel élastique est égal à 0

et après l'arrêt il faut rajouté les 100 mm car le ressort est comprimé ?

[invite6ae36961]

Avant l’arrêt comme le ressort n'est ni étiré ni comprimé l’énergie potentiel élastique est égal à 0

et après l'arrêt il faut rajouté les 100 mm car le ressort est comprimé ?

L'énergie potentielle élastique est effectivement nulle avant l'arrêt ; après l'arrêt, elle s'exprime par E_{p élast} = 1/2 k x², les 100 mm représentent la variation de longueur du ressort.

En ce qui concerne l'énergie potentielle de pesanteur après l'arrêt, il faut exprimer l'altitude z du wagonnet en fonction de la variation de longueur du ressort et de l'angle d'inclinaison du plan incliné avec l'horizontale.
Une relation de trigonométrie simple relie z, l et , aidez vous d'un schéma comme celui que je mets en pièce jointe (et n'oubliez pas le signe de z).

[invite4ade01f3]

Donc je récapitule :

Avant l'arrêt :

Energie cinétique est de : 1/2 * m * v² = 1/2 * 300 * 2² = 600 J
Energie potentiel élastique = 1/2 * k *x² = 0 J car le ressort n'est pas comprimé ni étiré donc x = 0
Energie potentiel de pesanteur =


Après arrêt

Energie cinétique = 1/2 * m * v² = 1/2 *300 * 0² = 0 J (v = 0 car le wagonnet est arrêter)
Energie potentiel élastique = 1/2 * k *x²
Energie potentiel de pesanteur = m * g * L * sin(10°) = 300 * 9.81 * 0.1 * sin (10°) = 51.1 J

Est-ce bien ça ?

[invite6ae36961]

Vous êtes en bonne voie !
Cependant, il y a encore quelques détails à revoir.

Energie potentiel de pesanteur = m * g * L * sin(10°) = 300 * 9.81 * 0.1 * sin (10°) = 51.1 J

L'énergie potentielle de pesanteur après l'arrêt est négative car l'altitude est z = - L sin 10°.

Il ne reste plus qu'à écrire la conservation de l'énergie mécanique et à tirer la valeur de k.

Courage, la solution est à portée de main !

A +

[invite4ade01f3]

Avant arrêt :

Energie mécanique = Energie potentiel de pesanteur + Energie cinétique + Energie potentiel élastique
Energie mécanique = Celle là c'est la seul que je ne trouve pas + 600 + 0 = ?


Après arrêt :

Energie mécanique = Energie potentiel de pesanteur + Energie cinétique + Energie potentiel élastique
Energie mécanique = - 51,1 + 0 + 1/2 * k *x² ( je ne sais pas remplacer k par quoi et x je pense que c'est le ressort ? ) = ?


Je vous remercie de votre aide.

[invite6ae36961]

Dans l'hypothèse où il n'y a pas de frottement, que vaut l'énergie mécanique après par rapport à l'énergie mécanique avant ?
C'est le seul élément qui vous manque pour conclure.
Allez, courage, vous y êtes presque !

[invite4ade01f3]

L’énergie mécanique avant est plus élevé alors qu'après l'arrêt elle a diminuer.

PS : Je viens de voir que Em = Ec + Ep et non Em = Ec + Epp + Epe ( est-ce que vous confirmer cela ?)

[invite6ae36961]

L'énergie mécanique est la somme de toutes les formes d'énergies cinétiques et de toutes les formes d'énergie potentielles élastiques.

L’énergie mécanique avant est plus élevé alors qu'après l'arrêt elle a diminuer

Ceci est inexact, s'il n'y a pas de frottement lors de l'arrêt, l'énergie mécanique du système {wagonnet-ressort} se conserve.
Cela signifie que E_{m avant} = Em après

[invite4ade01f3]

Ok merci


Avant arrêt :

Energie potentiel de pesanteur : là je ne sais pas comment faire en fait.


Après arrêt :

Energie potentiel élastique : 1/2 * k *x² (je ne sais pas remplacer k et x par quel valeur)


Merci d'avance

[invite6ae36961]

Avant arrêt :

Energie potentiel de pesanteur : là je ne sais pas comment faire en fait.

Regardez donc votre post 28, vous aviez trouvé la bonne valeur.

Après arrêt :

Energie potentiel élastique : 1/2 * k *x² (je ne sais pas remplacer k et x par quel valeur)

Que représente x dans l'expression de l'énergie potentielle élastique ?



Une formule dans laquelle on ignore la signification des différents termes ne vous sera pas d'une grande utilité.
Je vous invite à relire (ou plus vraisemblablement à lire) le chapitre de votre livre qui traite des notions d'énergie cinétique, énergie potentielle de pesanteur, énergie potentielle élastique et énergie mécanique.
Vous NE POUVEZ PAS faire l'exercice sans connaitre ces notions qui ne ce bornent pas à quelques formules.

[invite6ae36961]

Ce n'est pas le post 28, mais le 38

[invite4ade01f3]

Avant arrêt

Energie potentiel de pesanteur = m * g * h = 300 * 9.81 * 0 (car vous me dites qu'elle est nul) = 0 J


Que représente x dans l'expression de l'énergie potentielle élastique ? : C'est le ressort qui se compresse



Est-ce bien ça ?

[invite6ae36961]

Oui c'est cela, quant à la raideur k du ressort, c'est ce qu'on vous demande de calculer.
Au revoir.

[invite4ade01f3]

Bonjour et merci je sens enfin que la fin est proche de plus je pense maintenant avoir compris la plus grande partie. Cependant il me reste encore deux questions pour que tous soit clair.


Après arrêt :

Energie potentiel élastique : 1/2 * k *x² (pour le x on doit mettre quand le ressort se compresse mais est-ce 0 ou non car je ne pense pas qu'il se compresse au maximum).

Ce qui donnera : k = (-1/2) / (-x)²


Et pour finir je voulais savoir pour la réponse final de la question de l'exercice : Déterminer la raideur du ressort et l'effort exercé en fin de course.

La formule la me donnera la réponse : k = (-1/2) / (-x)² ?

Si oui tous ce que l'on a fait avant c'est a dire avant l'arrêt n'est pas obligatoire dans le rédaction même si c'est mieux de le mettre pour montrer que l'on a vraiment compris l'exercice ? Est-ce bien ça ?


Je vous remercie beaucoup pour tout le temps que vous prenez pour m'expliquer cet exercice.

[invite6ae36961]

Energie potentiel élastique : 1/2 * k *x² (pour le x on doit mettre quand le ressort se compresse mais est-ce 0 ou non car je ne pense pas qu'il se compresse au maximum).

Ce qui donnera : k = (-1/2) / (-x)²

Le passage de E_p = 1/2 k x² à k = (-1/2) / (-x²) est complètement absurde (qu'est devenue E_p ?); cette ineptie révèle de nouvelles lacunes dans le domaine du calcul.
J'ai l'impression d'avoir perdu mon temps, vous semblez n'avoir rien compris ; sans doute est-ce du à la fragilité de vos connaissances. Je vous livre la démarche finale pour accéder à la solution, il suffit de regrouper les résultats établis précédemment.

Ecrivez que :
E_{m avant} = E_{m après}
Soit encore :
E_{c avant} + E_{p pes avant} + E_{p élas avant} = E_{c après} + E_{p pes après} + E_{p élas après}
C'est à dire numériquement :
600 + 0 + 0 = 0 -51 + 1/2 k *0.100²
Il ne reste plus qu'à sortir k

[invite4ade01f3]

Je tiens à m’excuser de mon niveau qui vous parait si faible mais le problème c'est que l'on a un cours mais c'est que de la théorie et on n'a pas encore fait de pratique en utilisant les formules, je sais que ça n’excuse pas tout mais je voulais juste vous le signaler.

Il reste un exercice que j'ai essayer de faire mais je ne pense pas que vous vouliez encore perdre votre temps.

Cependant je tiens à vous remercier du temps que vous avez passer pour essayer de me faire comprendre.

[invite6ae36961]

Envoyez toujours le dernier exo et excusez mon impatience !

[invite4ade01f3]

Un treuil est composé :
- d'un moteur électrique de puissance P tournant en charge à 160 rad/s.
- d'un réducteur de vitesse assurant une réduction i entre l'arbre du moteur et l'arbre du tambour du treuil.
- d'un tambour du treuil de diamètre 200 mm.

On désire qu'une charge de 500 Kg soit soulevé avec une vitesse constante de 0,4 m/s.
On donne g = 10 m/s².
On donne le rendement du réducteur : 0,8.

1/ Calculer la réduction i donnée par le réducteur de vitesse :
J'ai fait : R = 100 mm
oméga s = (V) / (R) = 0,4/0,1 = 4 rad/s
i = (oméga s) / (oméga e) = 4/160 = 0,025.

2/ Calculer la puissance utile du treuil :
J'ai fait : rendement = (Puissance utile) / (Puissance absorbé) alors on a : Puissance utile = rendement * Puissance absorbé.

3/ Calculer la puissance fournie par le moteur :
J'ai fait : 500 Kg alors 500 * 10 = 5000 N.

4/ Pour une élévation de la charge de 1,2 mètre, calculer l'accroissement de n'énergie potentielle de celle-çi :
J'ai fait : Ep = m * g * z
Ep = 500 * 9,81 * 1, 2 = 5886 J.

5/ Calculer le travail moteur pendant cette élévation de 1,2 mètre de la charges :
J'ai fait : Pour que ce sois un travail moteur il faut que W>0
dW = F * dl = 12 500 * 1,2 = 15 000 N.m
F = P/V = 5000/0,4 = 12 500 N

6/ Pourquoi les résultats des questions 4 et 5 sont ils différents :
Là je ne sais pas.

PS : pouvez vous me dire combien vous trouvez : 600 + 0 + 0 = 0 -51 + 1/2 k *0.100² = ? pour voir si j'ai là même chose.

Merci.

[invite4ade01f3]

Je voulais juste savoir sur un autre forum quelqu'un m'a donné la relation là :


(1/2).m.V² + mg.L.sin(10°) = (1/2).k.L²

(1/2) * 300 * 2² + 300*9,81*0,1 *0,174 = (1/2).k.0,1²

k = 1,3.10^5 N/m

Et avec votre relation je ne trouve pas la même valeur à moins que je me sois encore trompé pour sortir k.