Physique Premières C et D - Mécanique

ENERGIE POTENTIELLE DE PESANTEUR*


 

 

Frottements et dissipation de l’énergie

 

I/- Un cycliste descend une pente de longueur l = 5km, de dénivellation h = 300m. Parti sans vitesse initiale, il arrive en bas de la pente avec une vitesse v = 50km.h-1 ; la masse totale du cycliste et de son vélo est de 80kg.

1/ Calculer l’énergie mécanique « perdue » et le travail des différentes forces de frottement.

2/ Les forces de frottement sont représentables par leur vecteur somme, de sens opposé au vecteur vitesse du cycliste.

Calculer la norme, supposée constante (ce qui n’est pas conforme à la réalité, car celle-ci varie avec la vitesse)

II/- Après un schuss selon la ligne de plus grande pente d’une piste de longueur 2km et de dénivellation 500m, un skieur atteint la vitesse de 80km.h-1. La masse du skieur et de son équipement est de 90kg.

1/ Quelle serait, en l’absence de frottement, la vitesse théoriquement atteinte au bas de la piste ?

2/ Les forces de frottement sont représentables par leur vecteur somme, de sens opposé au vecteur vitesse du skieur. Calculer la norme, supposée constante.

III/- Considérons à nouveau le pendule de l’exercice (13) (l = 60 cm ; m = 500g). Un opérateur l’écarte de sa position d’équilibre stable d’un angle αm = 90° et l’abandonne sans vitesse initiale. Après une oscillation, le pendule ne s’écarte plus que d’un angle α1 = 80° par rapport à la verticale.

1/ Calculer l’énergie mécanique « perdue » au cours de cette oscillation.

2/ Les forces de frottement sont représentables par un couple de moment MΔ par rapport à l’axe Δ.

Calculer la valeur absolue, supposée constante (ce qui n’est pas conforme à la réalité,  étant fonction de la vitesse angulaire du pendule). On fera une supposition pour calculer l’angle décrit au cours d’une oscillation.

 

Exercices de recherche et d’analyse

 

IV/- On imagine un tunnel traversant la Terre suivant l’axe nord-sud. Un objet est lâché en N sans vitesse initiale. En négligeant les frottements, décrire l’allure du mouvement de l’objet.

 

 

 


 

V/- Un satellite artificiel décrit une orbite elliptique autour de la Terre (repère géocentrique).

1/ Que peut-on dire de la vitesse du satellite aux points les plus rapprochés du centre de la Terre ? On négligera les frottements.

2/ En fait, il existe des frottements dus à l’atmosphère très raréfiée. Quel est l’effet de ces frottements ?

Indiquer le sens de variation de l’énergie cinétique. Expliquer le bilan d’énergie.

 

 


Last modified: Thursday, 17 December 2015, 9:59 AM
Skip Premières C - D

Premières C - D

Skip Nouvelle version

Nouvelle version

Skip Signaler anomalie

Signaler anomalie