Energie d'une force

[EspritTordu]

Bonjour,

Je cherche à savoir combien je consomme d'énergie durant un temps t si une masse m1 subit une force F assumée et une force résistante -G que je subis et dont je ne fournis pas l'énergie pour la créer.

Si la masse m1 ne subit pas G, alors on a :


L'énergie nécessaire dans ce cas est l'énergie cinétique de la masse m1 accélérée par F si je prends appui sur le sol, ou bien le double si comme un moteur à réaction j'expulse à l'opposé une masse identique (pour éviter les coefficients de masse comme dans le cas de choc élastique) avec une force -F? Cela dépend-il de la manière que je produis F?

Quand est-il dans le cas où -G est ajoutée? Si je calcule l'énergie cinétique de la masse dans ces conditions, j'ai l'énergie de F et G et je ne veux que celle de F, s'agit-il de la même que dans le cas précédent?

Dans le cas de F=G, l'énergie cinétique est nulle pour la masse m1, mais je crée bien F pour maintenir le statut quo entre les deux forces...


Merci d'avance.
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[coussin]

L'accélération a=dv/dt. C'est une dérivée...
Vous avez écrit a=v/t. Qu'est-ce que cette vitesse v ? Qu'est-ce que ce temps t ?

[invite51d17075]

je suppose que dans le premier tu as un point de départ avec x,v,t = 0,0,0
effectivement s'il n'y a que la Force F ( donc sans aucun frottement )
alors l'énergie à fournir correspond seulement à (1/2)mv²
qu'on retrouve avec le travail de la force
en supposant F et donc a constants :
v=at et
x=(1/2)at²
F=ma
E=Fx=max=(1/2)ma²t²=(1/2)mv²
quetu peux aussi exprimer en fonction de F, m, t, c'est pas très usuel.....

pour tes autres exemples, il faut être plus précis. ( comme pour l'avion )
mais il est clair que si tu dois aussi contrer une force opposée il faut y ajouter l'énergie nécessaire.

[EspritTordu]

L'accélération a=dv/dt. C'est une dérivée...
Vous avez écrit a=v/t. Qu'est-ce que cette vitesse v ? Qu'est-ce que ce temps t ?

il me semble bien que j'ai considéré a=dv/dt puisque dans F=ma, j'ai intégré l'accélération pour obtenir la vitesse d'une masse accélérée de manière constante par une force F selon un temps d'observation t. Suivant cette durée la vitesse de la masse dans ce cadre est la formulation de v que j'ai donné, non?

je suppose que dans le premier tu as un point de départ avec x,v,t = 0,0,0
effectivement s'il n'y a que la Force F ( donc sans aucun frottement )
alors l'énergie à fournir correspond seulement à (1/2)mv²
qu'on retrouve avec le travail de la force
en supposant F et donc a constants :
v=at et
x=(1/2)at²
F=ma
E=Fx=max=(1/2)ma²t²=(1/2)mv²
quetu peux aussi exprimer en fonction de F, m, t, c'est pas très usuel.....

pour tes autres exemples, il faut être plus précis. ( comme pour l'avion )
mais il est clair que si tu dois aussi contrer une force opposée il faut y ajouter l'énergie nécessaire.

Oui, on ne considère pas de frottement, les variables sont à zéro au début de l'étude.

L'énergie cinétique calculée par 1/2mv² correspond-elle dans le cas sans force de résistance) à la véritable énergie mise en oeuvre? Pour générer F, il faut généralement un -F comme dans le cas d'un ressort expulsant une masse m2=m1 de part et d'autre de son centre ? L'énergie réelle, celle qui permet de faire F ne correspond-elle pas à celle de F et de -F, donc à Ec=1/2*mv²*2=mv² ? Cela n'étant valable que si les masses m1 et m2 sont identiques dans un cas simplifié de choc élastique inverse? Mais si je crée F avec un ressort s'appuyant plutôt sur le sol, quasiment toute l'énergie est renvoyée par le sol (à cause de la grande masse de la Terre) vers F et m1 d'où alors bel et bien approximativement Ec=1/2*mv²...?

Dans le cas d'une force G résistante, on a :



L'énergie cinétique de la masse m1 est définie, mais elle est le résultat de l'énergie de mise en oeuvre de F et de G. Je ne contrôle pas G dont l'énergie vient d'ailleurs. Mais j'utilise bien mon énergie pour créer F est-ce la même que dans le cas sans G? Comment séparer dans l'équation de l'énergie cinétique l'énergie due à G et celle liée à F?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef29758b5]

Salut

Pour générer F, il faut généralement un -F

Si tu fais allusion à la troisième loi de Newton , le -F ne s' applique pas au même objet .
Il faut toujours commencer par définir l' objet de l' étude et ne pas tous les mélanger .

L'énergie réelle, celle qui permet de faire F

Pas besoin d' énergie pour "faire" (ou créer) une force .

[EspritTordu]

Vous voulez-dire d'énergie cinétique ? Mais pour créer une force, ne faut-il pas une énergie de déformation mécanique, de pression d'un fluide... et donc de l'énergie pour déformer, pour mettre sous pression, non?

Voilà ce que j'ai en tête : si on étudie que la masse m1, il n'y a que F ; mais pour avoir ce F sur cet objet, j'ai dû créer une force -F, l'action contre la réaction. L'énergie pour créer cette -F est liée à celle de F bien que -F ne fasse pas partie de l'étude de m1? L'énergie cinétique résultante de la masse m1, est l'énergie transférée par une F, l'autre partie (dont la répartition est fonction des masses porteuses) est celle portée par un solide d'une masse m2 subissant -F, hors de l'étude. La véritable énergie pour déstabiliser la masse m1, doit comprendre aussi l'énergie de -F ? Si c'est un ressort qui donne F (et donne -F), on calcule l'énergie de compression de celui-ci qui se répartit entre les deux masses dont m1 hérite seulement une fraction d'énergie. Alors il est vrai que dans le cas où l'on prend comme masse m2 la Terre, de très loin supérieure à la masse m1, c'est-à-dire donc que l'on prend appui sur le sol, l'énergie est totalement redirigée sur F à cause des valeurs inégales des masses : donc l'énergie cinétique de m1 correspond à l'énergie de la mise en œuvre de F approximativement. N'est-ce pas exact?

[invite51d17075]

bjr,
quand on étudie un système , on fait un bilan le concernant.
donc, tu ne peux dire "hors étude" et en même temps essayer de le remettre dans l'équation de m1.
ou alors tu considères l'ensemble ( machin+m1) , machin étant ce qui a engendré la force F ou transmis l'énergie E

je prend un exemple d'un autre ordre:
je te donne 100 euros ( virtuellement hein !, on est d'accord ).
donc tu reçois 100 euros , et je t'ai transmis une sorte "d'énergie" que tu dépensera plus tard ( ou pas ) de différentes manières.
mais moi ( pour reprendre ton analogie) , je suis délesté de 100 euros, mais ce n'est pas ton pb, toi mon ami m1 !
si on est frères, alors rien n'est sorti de la famille à ce moment là.
aucune raison de les ajouter, non ?

[invitef29758b5]

Vous voulez-dire d'énergie cinétique ? Mais pour créer une force, ne faut-il pas une énergie de déformation mécanique, de pression d'un fluide... et donc de l'énergie pour déformer, pour mettre sous pression, non?

Non
Une force et un déplacement donne une énergie mécanique .
Mais pour produire une force , il n' est pas nécessaire d' utiliser de l' énergie .

Pour en revenir à ton calcul , en généralisant le problème , le travail total Wt de la somme des forces ∑Fi , c' est ce que tu as calculé :
Wt = x.∑Fi = (t.∑Fi)²/2m
Avec x , comme tu l' as écrit = (∑Fi)t²/2m
Le travail de la composante Fn , c' est : x.Fn que je te laisses le soin de développer .

[EspritTordu]

Non
Mais pour produire une force , il n' est pas nécessaire d' utiliser de l' énergie .

Je ne suis pas convaincu. Avant la force, il y a eu une énergie pour déstabiliser le système et induire la force.

Non
Le travail de la composante Fn , c' est : x.Fn que je te laisses le soin de développer .

Dans le cas de ma force F ralentie par la force de résistance -G, l'énergie consommée par F vaut donc F.x :



C'est curieux, si je ne me suis pas trompé, EF dans le cas sans résistance -G est plus importante que dans le cas où il y a -G? Quel sens cela a -t-il?

je prend un exemple d'un autre ordre:
je te donne 100 euros ( virtuellement hein !, on est d'accord ).
donc tu reçois 100 euros , et je t'ai transmis une sorte "d'énergie" que tu dépensera plus tard ( ou pas ) de différentes manières.
mais moi ( pour reprendre ton analogie) , je suis délesté de 100 euros, mais ce n'est pas ton pb, toi mon ami m1 !
si on est frères, alors rien n'est sorti de la famille à ce moment là.
aucune raison de les ajouter, non ?

Pour reprendre l'image si vous avez 100 euros à dépenser, 50 iront à m2 et 50 à m1, si on fait cela tel que m1=m2 ; si m2 est la terre, alors 100 iront dans m1... Dans le premier cas, j'ai dépensé deux fois plus que l'énergie cinétique causée sur m1 par F.

Je finis par me demande si dans Ec=1/2 m*v^2, le 1/2 n'a pas le sens de justifier que l'on prend seulement que la moitié de l'énergie...

[invite51d17075]

Pour reprendre l'image si vous avez 100 euros à dépenser, 50 iront à m2 et 50 à m1, si on fait cela tel que m1=m2 ; si m2 est la terre, alors 100 iront dans m1... Dans le premier cas, j'ai dépensé deux fois plus que l'énergie cinétique causée sur m1 par F.

Je finis par me demande si dans Ec=1/2 m*v^2, le 1/2 n'a pas le sens de justifier que l'on prend seulement que la moitié de l'énergie...

tu n'as pas compris mon exemple ou je suis ton équivalent de m2.
et m1 et m2 appartiennent à la même famille. ( les 100 euros restent dans la famille )
ps: dans ta première phrase, tu reparles de "système" , donc de la famille ( m1+m2).

ce que tu sous entend c'est d'additionner les 100 euros donné par m2 et les 100 euros recus par m1.......

[invite51d17075]

en poursuivant mon analogie, on sait par exemple que dans un transfert d'énergie mécanique par exemple, il ne peut qu'y avoir des pertes ( sous forme de chaleur par exemple).
cela serait le pendant d'une taxe sur une succession.

[invitef29758b5]

Etonnant !
Comment tu arrives à ce résultat ?

[TEX]
Je finis par me demande si dans Ec=1/2 m*v^2, le 1/2 n'a pas le sens de justifier que l'on prend seulement que la moitié de l'énergie...

Pas besoin d' élucubrer des nouvelles théories abracadabrantes .
Il suffit de l' écrire sous la forme :
Ec = m.v²/2
pour comprendre que le 1/2 vient d' une intégration .
C' est plus élégant comme écriture que celle que tu utilises .

[le_STI]

Salut, je ne pense pas être en mesure de t'aider, mais j'ai l'impression que tu t'emmêles les pinceaux :

.... force F ralentie ...... l'énergie consommée par F ....

[invitef29758b5]

C'est curieux, si je ne me suis pas trompé, EF dans le cas sans résistance -G est plus importante que dans le cas où il y a -G? Quel sens cela a -t-il?

C' est la preuve que :
(F-G) < F
quand G > 0
On doit pouvoir le prouver de façon plus simple (moins tordue)

[EspritTordu]

ce que tu sous entend c'est d'additionner les 100 euros donné par m2 et les 100 euros recus par m1.......

Pour moi, les parents désirent donner 100 euros à leur enfant m1 et m2 de façon égale. M1 et m2 sont séparés par un ressort comprimé qui joue le rôle des parents et qui contient les 100 unités d'énergie. Étudier le système limité à m1 seul, et en déduire son énergie cinétique ne permet pas de savoir quelle est l'énergie que j'use pour produire F. Bien que m2 ne m'intéresse pas, je suis obligé d'élargir l'étude à m1 et m2, pour avoir l'énergie cinétique de m1 et celle de m2, et d'en tirer l'énergie mise en œuvre pour créer F et -F d'où la force F sur m1. Si je me contente seulement de l'énergie cinétique de m1, je ne peux savoir s'il m'a fallu en vrai le double (dans le cas de masses identiques) et n'en utiliser qu'une fraction pour créer F...

en poursuivant mon analogie, on sait par exemple que dans un transfert d'énergie mécanique par exemple, il ne peut qu'y avoir des pertes ( sous forme de chaleur par exemple).
cela serait le pendant d'une taxe sur une succession.

Les successions sont toujours de complexe affaires en effet!

Salut, je ne pense pas être en mesure de t'aider, mais j'ai l'impression que tu t'emmêles les pinceaux :

Je ne comprends pas l'intention du message précisément, mais je cherche effectivement à les démêler!

C' est la preuve que :
(F-G) < F
quand G > 0
On doit pouvoir le prouver de façon plus simple (moins tordue)

Cela ne me paraît pas vraiment clair du tout : si je fais une application numérique de l'énergie, avec |G|=10 N, m=1 kg, F=20 N, t=1 s alors :
-L'énergie donnée par F à m1 dans le cas sans G est de 200 J
-L'énergie de F donnée à m1 dans le cas ralenti par la force opposée G est de 100 J
-L'énergie de G donnée à m1 dans le cas ralenti par la force opposée G est de 50 J
-L'énergie totale dans le cas du freinage par G est 150 J?

Lorsque je multiplie F par le x produit par le couple F et -G, est-ce vraiment l'énergie de F et non pas une hybridation entre F et le x produit combiné de F et G? C'est-à-dire est-ce que c'est l'énergie que j'ai développée pour créer et maintenir F? Si je crée F avec une masse m2 éjectée et portant -F, comme un réacteur vertical crachant son air symbolisé pour lutter contre la gravité, cela signifie-t-il que je consomme en 1 s moins d'énergie pour entretenir F lorsque que le moteur ne lutte pas contre la force de gravité (-G)? Cela me semble pas vraisemblable...

[invitef29758b5]

C'est-à-dire est-ce que c'est l'énergie que j'ai développée pour créer et maintenir F?

Supposes que tu obtienne F grâce à un contrepoids de poids = F
Quelle énergie il faut "développer pour créer et maintenir F" ?

[le_STI]

C'est simplement le manque de rigueur dans les notations qui m'a étonné et je me demande alors s'il ne fallait pas que tu revoies les bases de la dynamique. Mais j'ai bien conscience que ça ne repond pas à ta question et que les interventions d'ansset et Dynamix te seront plus utiles

[EspritTordu]

Supposes que tu obtienne F grâce à un contrepoids de poids = F
Quelle énergie il faut "développer pour créer et maintenir F" ?

Hum... celle du champ gravitationnel qui donne le poids?


Dans le cas particulier où F=G, il n'y a pas de déplacement, pourtant je me dois de maintenir F pour assurer l'équilibre?