Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em
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Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em



  1. #1
    Mathsetphysiquechimie

    Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em


    ------

    Bonjour à tous je voudrais avoir de l'aide pour cet exercice qui me pose problème

    Énoncé. Une sphère de masse m = 100g de dimensions négligeables, est suspendue à un point fixe O par un fil sans masse et de longueur l=1m . Tous ses mouvements ont lieu dans le plan vertical .

    a) On écarte le fil d'un angle teta1= 60 degres et on abandonne le pendule sans vitesse.

    On choisit par convention l'énergie potentielle de la masse m égale à zéro lorsque celle-ci est dans le plan horizontal passant par O.

    Calculer l'énergie mécanique de la sphère au départ du mouvement.

    Que devient-elle si les oscillations s'effectuent sans frottement?

    b) B3. Exprimer l'énergie mécanique E de la sphère en fonction de sa masse m, de sa vitesse v et de l'inclinaison e du pendule .

    Calculer, en joules, l'énergie cinétique Ec}et l'énergie potentielle Ep de la sphère lorsqu'elle passe par sa position la plus basse.
    c) C1. On place maintenant, à la verticale de O mais au-dessous, une butée B à la distance OB = d de l'axe

    Le pendule est encore lâché sans vitesse du point d'élongation teta1 = 60 degres

    A quelle distance d1 de l'axe O faut-il placer la butée pour que la sphère remonte, après le choc, jusqu'à l'horizontale du point B?

    On admet que le choc entre le fil et la butée s'effectue avec conservation de l'énergie cinétique.

    Pour d < d1 calculer l'angle de remontée a de la masse m (avec la verticale).

    J'avais commencé à répondre aux questions:

    Em = Ec + Ep or Ec= 0
    Em = - 1/2 mgl x cosinus téta1 = -0,245 J

    Si il y a frottements deltaEm= Em - E mo=W(f)

    Emo= Énergie mécanique a la position d'équilibre du système
    b)
    E = Ec + Ep
    Ep = = mgh= -1/2mglCosteta
    Ec= 1/2 mv^2
    =) E= 1/2 mv^2 - 1/2mglCosteta

    Calculons Ec et Ep

    Ep =-mgħ =- 1 /2 mgl = - 1/2 (0,1)(9,8)(t) = - 0,49 J

    Ec + Ep = - 0, 245 => 2Ec = - Ep - 0, 245

    = 0,49-0,245= 0,245 J
    c) Je bloque ici

    -----

  2. #2
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Voici une figure pour rendre les choses plus clair
    Nom : 20220206_120335.jpg
Affichages : 823
Taille : 53,9 Ko

  3. #3
    gts2

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    D'où sort votre 1/2 dans - 1/2 mgl x cos theta ?

    c) c'est toujours la même méthode : conservation de l'énergie mécanique.
    `

  4. #4
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Pour calculer l'énergie potentielle de pésanteur j'ai pris la hauteur qui se trouve entre O le point de référence et G le centre de gravité
    Donc h=1/2 lcos téta donc Epp= -1/2 mglCosteta

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    gts2

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Le texte dit "Une sphère de masse m ... suspendue par un fil sans masse" donc G est où ?

  7. #6
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Donc G se trouve sur la sphère
    Merci beaucoup pour votre aide

  8. #7
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Dès que je termine le c) je l'envoie ici encore merci

  9. #8
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Donc j'ai dû recommencer l'exercice je trouve:
    a) Em = Ec+Epp = Epp= -mgh
    h=lCostéta1 => Em= -mglCosteta1 = -0,49J

    Si il y a frottements deltaEm= Em - E mo=W(f)
    Avec Emo= Énergie mécanique a la position d'équilibre du système
    b)
    E= 1/2 mv^2 -mglCosteta
    Calculons Ec et Epp dans la position d'équilibre de la sphère
    Epp= -mgl =- 0,98 J
    E= Ec+Epp => Ec= E-Epp = -0,49+0,98=0,49 J
    c) Je ne vois toujours pas comment faire ça fait presque 2 heures que je bloque à la même question

  10. #9
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    De l'aide s'il vous plaît

  11. #10
    gts2

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    "On admet que le choc entre le fil et la butée s'effectue avec conservation de l'énergie cinétique." Donc Ec ne change pas. Comme l'altitude ne change pas Ep ne change pas non plus. Donc Em est connue.

    "A quelle distance d1 de l'axe O faut-il placer la butée pour que la sphère remonte, après le choc, jusqu'à l'horizontale du point B ?"
    Il faut qu'au minimum, elle atteigne "l'horizontale du point B" avec une vitesse nulle, il n'y a plus qu'à utiliser la conservation de l'énergie mécanique.

  12. #11
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Em= Ec + Ep or Ec=0 => Em= Ep = -mgd1=-0,49J => d1=0,49/0,1×9,8 = 0,5 m
    Pour d < d1 calculons l'angle de remontée a de la masse m (avec la verticale).
    d€ ]60°;90[ je trouve a=60° est-ce que 'ai fait erreur?
    Dernière modification par Mathsetphysiquechimie ; 06/02/2022 à 18h18.

  13. #12
    gts2

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    d n'est pas connue, vous ne pouvez donc trouver une valeur, mais une fonction de d.

  14. #13
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Donc d< d1 <=>
    Em= Em' = Ec'+Ep' = 1/2mv^2 -mglCosa =>
    Cosa=(v^2 -2Em)/ mgl
    a existe<=> v>(ou égal) racine 2Em
    Pour d< d1 <=> a € ]60°;90°]

  15. #14
    gts2

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Le texte demande "l'angle de remontée", donc la vitesse est nulle.

    L'énergie potentielle ne vaut pas -mglCosa : faites un dessin.

    Le plus simple est d'abord de raisonner en altitude pour trouver un résultat très simple liant l'altitude du point de départ et d'arrivée, puis de faire un dessin pour trouver la relation entre a et \theta_1

  16. #15
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Voici ce que j'ai compris
    Nom : 20220206_194840.jpg
Affichages : 719
Taille : 49,9 Ko

  17. #16
    gts2

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Cela ressemble plutôt à :


    Nom : Capture d’écran.png
Affichages : 633
Taille : 48,7 Ko

  18. #17
    Mathsetphysiquechimie

    Re : Exercices sur les énergies Ep, Ec, et Em

    Ah d'accord merci beaucoup je vais essayer de voir ce que ça donne

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