Énergies (potentielle gravitationnelle, ressort et cinétique )

[Dr Cooper]

Bonjour,


J'ai de la difficulté avec un problème de physique
Voici l'exercice
Un bloc de 10,0 kg, déposé sur un plan incliné à 45^o , est attaché à un ressort dont la constante de rappel est de 250 N/m. Le coefficient de frottement cinétique entre le bloc et la surface du plan incliné est de 0,300. Quelle est l'élongation maximale du ressort?

Bon je sais, c'est W_nc=Ef-Ei

Le problème c'est concernant l'équation : Wnc = Kf +Ugf+Uresf-Ki-Ugi-Uresi

Pour je cherche x de Ures, Lorsque le ressort est étiré a son maximum, Kf=0, Ugf= 0 Ures=0 (est-ce qu'ils m'en manquent??)


Merci de m'aider.

Cordialement,

Chris Cooper
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[XK150]

Bonjour ,

Oui , le problème , c'est bien l'équation ... Qui tombe du ciel , avec des termes indéfinis , strictement incompréhensibles .
Si je souhaitais me foutre de mes lecteurs , je ne m'y prendrais pas autrement .

[jacknicklaus]

Wnc = Kf +Ugf+Uresf-Ki-Ugi-Uresi

C'est tentant de citer Voltaire : "Si vous voulez converser avec moi, définissez vos termes".

[Dr Cooper]

Moi je suppose déjà que vous connaissez les termes utilisés en physique qui ne change pas puisque vous connaissez cette matière et vous la maitrisez sur les bouts des doigts.

Wnc = Kf +Ugf+Uresf-Ki-Ugi-Uresi (Équation )


Définitions des termes/variables


Wnc: travail fait par les forces non conservatives
Kf: énergie cinétique finale
Ugf : énergie potentielle gravitationnelle finale
Uresf : énergie potentielle du ressort finale
Ki: énergie cinétique initiale
Ugi : énergie potentielle gravitationnelle intiale
Uresi : énergie potentielle du ressort intiale
Voila les définitions comme vous l'avez demandé. Maintenant à votre tour de m'aider svp.


Cordialement,

Chris

[A voir en vidéo sur Futura]

[albanxiii]

Moi je suppose déjà que vous connaissez les termes utilisés en physique qui ne change pas puisque vous connaissez cette matière et vous la maitrisez sur les bouts des doigts.

Le sarcasme ne vous mènera à rien.
De plus quand on a la prétention de choisir Dr Cooper comme pseudo, que cela fasse référence à Leon Cooper ou Sheldon Cooper, on évite de la ramener sur des exercices triviaux de physique élémentaire.

[Dr Cooper]

J'ai deux doctorats un en littérature et l'autre histoire alors le docteur a sa place, mais maitenant je m'intéresse aux sciences alors svp aider moi merci!

[jacknicklaus]

il faut commencer par un inventaire des forces, et un dessin. placer le poids, sa composante normale au plan, la force de frottement cinétique, la force de rappel exercée par le ressort.

Puis considérer les situations suivantes :
1) initiale : masse immobile, au sommet du plan, ressort sans élongation.
1a-> quelle énergie potentielle gravitationnelle ? (voir 2a)
1b -> quelle énergie cinétique ? (rappel : masse immobile)
1c-> quelle énergie potentielle dans le ressort (rappel : pas d'élongation)

On lâche la masse. A ce stade, il faut prouver qu'elle se met en mouvement. je te laisse argumenter ce point. ca te donne une condition A) que tu gardes sous le coude.

2) finale : masse immobile, au point le plus bas de sa 1ère oscillation
2a-> quelle énergie potentielle gravitationnelle ? (on peut arbitrairement choisir 0, ca simplifie l'expression pour 1a)
2b -> quelle énergie cinétique ? (rappel : masse immobile)
2c-> quelle énergie potentielle dans le ressort ?

le seul travail non conservatif est celui de la force de frottement cinétique. Appliquer W = Fs.x où Fs est la force de frottement convenablement orientée et x le déplacement. Comme ce déplacement est aussi l'élongation du ressort, exprime l'équation générale de conservation en fonction de x. Ton équation te donne alors sans peine la valeur de x. Reboucler avec la condition en A); conclure.

3) autres oscillations
la masse va remonter, à cause de l'énergie potentielle stockée dans le ressort. (ou ne va pas remonter, pourquoi ?)
Dans tous les cas quand bien même elle remonte puis redescend, prouver sans calcul (argument physique) que l'élongation trouvée est bien l’élongation maximale, comme demandé;

[jacknicklaus]

Pour je cherche x de Ures, Lorsque le ressort est étiré a son maximum, Kf=0, Ugf= 0 Ures=0

l'énergie potentielle stockée dans un ressort est https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...%C3%A9lastique
Sa valeur est où k est la constante de raideur, et x l'élongation

[Dr Cooper]

Donc, selon ce que tu m'as expliqué


On aurait

W_nc= U_resf

-ucmgsin45 * x= 1/2kx^2

Donc,

-2(u_cmgsin45^o) = x (x= élongation maximale du ressort. Corrige moi si je me trompe

[Dr Cooper]

Merci de me répondre.

[Dr Cooper]

c'est vraiment urgent que je comprenne ca svp ce site est supposé aider il me semble

[phys4]

L'énoncé n'est pas immédiat à interpréter.
Je donnerai d'abord une interprétation purement statique :
Si l'on place la masse de manière à rester en équilibre statique, il faut que le ressort et le frottement équilibre la force qui tend à faire descendre la pente.
Comme les lignes trigonométriques donnent toutes la même valeur, je mets cette valeur dans les équations.
Poids suivant la pente :

Frottement :

Ressort en posant x = 0 pour force nulle :

la première position d'équilibre statique s'écrit :


Il existe une plage d'équilibre suivant le sens du frottement, car l'on peut calculer un point extrême pour lequel le frottement s'ajoute au poids pour équilibrer le ressort :


entre ces deux valeurs de x, les positions sont stables.

Interprétation dynamique : nous modifions l'énoncé comme suit, on lâche la masse à la position neutre du ressort, quelle est l'élongation max atteinte par le ressort.
Cette fois nous devons considérer l'énergie acquise par la masse lors de la descente, il faut donc faire le bilan des énergies :
Energie potentielle de la masse :

Energie du ressort :

Energie perdue par frottement :

Au point max ces énergies doivent se compenser :

La valeur x = 0 est évidement solution puisque la masse est à vitesse zéro au départ, il reste en simplifiant par x :
soit
pour l'élongation max atteinte
Nous remarquons que cette valeur est supérieure à x₂, par conséquent la masse dépasse la plage d'équilibre statique et revient en arrière. Pour trouver le point d'arrêt il faudrait réécrire l'équation dynamique avec une énergie de frottement dans l'autre sens. Cette position finale n'est pas demandée.

[XK150]

Bonjour phys4 ,

Donc d'après vous , la position de retour ne serait pas la même que celle de l'équilibre statique ?

[phys4]

Je calcule seulement que l'élongation maximale dynamique, avec le complément d'énoncé que j'ai donné, ne correspond pas à la plage d'équilibre statique et donc que la masse fera un aller-retour en dépassant la plage statique.

Il n'y a rien de plus à comprendre.

[Nicophil]

Bonjour,

Bon je sais, c'est W_nc=Ef-Ei

Le problème c'est concernant l'équation : Wnc = Kf +Ugf+Uresf-Ki-Ugi-Uresi
Lorsque le ressort est étiré a son maximum, Kf=0

C'est : Ei = 0 = W_nc + Ef
donc : W_nc = 0 - Ef = 0 - Kf - Ugf - Uresf = 0 - 0 - Ugf - Uresf
d'où : - Ugf = W_nc + Uresf

[Dr Cooper]

Le frottement ne peut être une forme d'énergie potenttielle, cest une force non conservation donc il est inclus dans Wnc

[Nicophil]

Oui, Wnc c'est le travail du frottement (l'énergie perdue en chaleur).