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Montagnes russes
Bonjour!
J'ai cet exercice à faire:
On considère un train qui évolue sur des montagnes russes dont une partie de la piste a le profil ci-dessous. On négligera les
frottements dans les trois premières questions. Le train se déplace de A vers D. Il arrive en A avec une vitesse vA = 50 km.h-1. Par
la suite il est laissé à lui-même. L'intensité de la pesanteur est g = 9,8 N.kg-1. L'énergie potentielle de pesanteur est choisie nulle
au plus bas de la piste (le point B). La masse du train est m = 3,2.103 kg.
(il y a une image, mais les dimensions ne correspondent pas. Mais c'est une courbe, avec:
A[courbe qui descend vers)B(EppB=0, sur un "sol"
B->(courbe qui monte)C->(courbe qui descend vers D, EppD n'est pas égal à 0)désolée si cette description n'est pas claire :L
1 Expliquer en terme d'énergie pourquoi la vitesse du train augmente entre A et B.
2 On considère que la piste entre A et B est rectiligne et qu'elle fait un angle = 30 avec l'horizontale.
a. Sachant que la distance AB = 40 m, en déduire l'altitude hA du point A.
b. En déduire la vitesse au point B.
3 La vitesse au point C est vC = 20 km.h-1, en déduire l'altitude du point C
4 L'altitude du point D est hD = 15 m, la vitesse du train en D est vD = 15 m.s-1.
a. Quelle est l'énergie mécanique perdue par le train entre A et D ?
b. Quelle force est responsable de cette perte ?
c. Cette énergie a-t-elle disparu ?
Je bloque déjà à la question 1, ce qui est assez gênant parce que ça semble si évident!
Je pense à v=rac(g.h)pour répondre à cette question, mais si h=0 alors tout est annulé...
Si on pouvait me dépanner rien que pour cette question, ça m'aiderait beaucoup!
Bonjour,
Que peux-tu dire de l'énergie mécanique, de l'énergie cinétique, de l'énergie potentielle de pesanteur, des frottements... ?
Si tu ne connais pas un minimum ces concepts et leur emploi, tu auras des difficultés pour cet exercice.
À toi...
Bonjour...
Et bien je peux dire que Em=Ec+Epp si on néglige les frottements
que Epp=mgh et Ec=1/2mv^2
Je crois que m et g sont constants quelle que soit la position du train, mais que la vitesse dépend de la hauteur puisque v=rac(g.h). En essayant des calculs, je constate que que plus h est grand plus v est grande, mais la vitesse est censée augmenter o.O
Peux-tu rédiger un raisonnement pour répondre à la première question ?
En A la vitesse vaut vA et donc l'énergie cinétique vaut ...
En A la hauteur au-dessus du sol vaut ... et donc l'énergie potentielle de pesanteur vaut ...
En conséquence, en A l'énergie mécanique vaut ...
Puisqu'il n'y a pas de frottements entre A et B, l'énergie mécanique en B vaut ...
En B, par convention l'énergie potentielle de pesanteur vaut ...
En conséquence en B, l'énergie cinétique... et donc la vitesse en B ...
Bonjour!
Pardon pour la réponse tardive.
Le raisonnement approprié n'est il pas celui que vous m'avez donné ?
J'ai trouvé:
1
En A la vitesse vaut vA et donc l'énergie cinétique vaut (1/2)3,2.103*502=4.106
En A la hauteur au-dessus du sol vaut h et donc l'énergie potentielle de pesanteur vaut : 3,2.103*9,8*h=3,2.104*h
En conséquence, en A l'énergie mécanique vaut 3,2.104*h+ 4.106
Puisqu'il n'y a pas de frottements entre A et B, (et que h=0)l'énergie mécanique en B vaut 3,2.104*h+ 4.106=3,2.104*0+ 4.106 =4.106
En B, par convention l'énergie potentielle de pesanteur vaut 0
En conséquence en B, l'énergie cinétique avec h=0, vaut 0 et donc la vitesse en B est nulle
Je n'arrive pas à éditer le message, mais tous les chiffres après 10 sont les puissances, j'ai oublié de les noter.
Pour bien écrire 103
Tu tapes 103
Tu sélectionnes le 3
Tu cliques sur le bouton X2 qui se trouve en bas du cadre d'écriture, au-dessus de "POSTER"
Cela place des balises [sup][/sup] de part et d'autre de ce 3, comme ceci 10[sup]3[/sup]
Tu n'oublies pas de vérifier avec "Aperçu" avant de poster.
____________
Quelle est l'unité qui doit être employée pour calculer l'énergie cinétique dans le système S.I. ?
Ce n'est pas le kilomètre par heure.
Quelle est l'unité de l'énergie ?
En physique, un résultat sans son unité ne veut strictement rien dire.
Si la vitesse est nulle en B... tout s'arrête, y compris l'exercice !
D'accord, merci
l'énergie cinétique s'exprime en Joule, Epp aussi.
Mais je ne comprends pas, si le wagon est au sol, sa hauteur est nulle et donc toute l'équation s'annule...
Peux-tu reprendre (avec les calculs justes) le raisonnement dont j'ai donné le squelette le 10/02 à 16 h 10 ?
Bien te souvenir de ce que tu sais de l'énergie mécanique en l'absence de frottements.
En A la vitesse vaut vA et donc l'énergie cinétique vaut (1/2)3,2.103*502=4.106 J
En A la hauteur au-dessus du sol vaut h et donc l'énergie potentielle de pesanteur vaut : 3,2.103*9,8*h=3,2.104*h J
En conséquence, en A l'énergie mécanique vaut 3,2.104*h+ 4.106 J
Puisqu'il n'y a pas de frottements entre A et B, (et que h=0)l'énergie mécanique en B vaut 3,2.104*h+ 4.106=3,2.104*0+ 4.106 =4.106 J
Après je sais que ceci est faux...:
En B, par convention l'énergie potentielle de pesanteur vaut 0
En conséquence en B, l'énergie cinétique avec h=0, vaut 0 et donc la vitesse en B est nulle
Est-ce-que c'est une histoire de priorité? car j'ai fais le calcul comme
(m*g)*h=0 mais si on fait m(g*h), alors m(g*h)=m ?! cependant ceci ne semble pas pas indiqué
Quand on recopie sans modification quelque chose qui est faux, cela ne devient pas exact ; cela reste faux.
__________
Quelle est l'unité qui doit être employée pour calculer l'énergie cinétique dans le système S.I. ?
Ce n'est pas le kilomètre par heure.
Une voiture arrive à 50 km.h-1 au haut d'une pente, descend cette pente sans frottements. Tu écris que la vitesse au bas de la pente est nulle. Et tu n'es pas choqué(e) ? Tu trouves cela conforme à ce que tu peux observer dans la nature ?
Ah, donc ce n'est pas 50km/h, mais 50/3600=0,13km/s ?
J'aurai tendance à penser que si une voiture descend une pente, sans frottements qui ferait perdre son énergie, elle aurait tendance à gagner de la vitesse. Donc en bas de la pente, sa vitesse serait la plus importante, avant de ralentir en remontant.
Mais je n'arrive pas à faire correspondre mes calculs avec ça.
Vérifie ton calcul de la vitesse ; il est faux (ou il y a une erreur de frappe)
Oui, tu penses correctement. Il est évident que la vitesse aura une valeur supérieure en B que celle qu'elle a en A
Un raisonnement correct avec les énergies (cinétique, potentielle de pesanteur et mécanique) doit évidemment confirmer cela.
Il n'y a aucun calcul pour cette première question. Seulement du raisonnement de physicien.
50/3600=0,014Km/s
Mais le raisonnement reste toujours bloqué...
En A la vitesse vaut vA et donc l'énergie cinétique vaut (1/2)3,2.103*0,142=34,3J
En A la hauteur au-dessus du sol vaut h et donc l'énergie potentielle de pesanteur vaut : 3,2.103*9,8*h=3,2.104*h J
En conséquence, en A l'énergie mécanique vaut 3,2.104*h+ 34,3 J
Puisqu'il n'y a pas de frottements entre A et B, (et que h=0)l'énergie mécanique en B vaut 3,2.104*h+ 34,3=3,2.104*0+34,3 =34,4 J
En B, par convention l'énergie potentielle de pesanteur vaut 0
En conséquence en B, l'énergie cinétique avec h=0, vaut 0 et donc la vitesse en B est nulle
Kilomètre par seconde a pour symbole km/s (ou km.s-1) avec un k minuscule.
_____________
Deux questions :
Quelle est l'unité que l'on doit employer pour la vitesse dans le calcul de l'énergie cinétique (en joules, la masse étant en kilogrammes) ?
Que sais-tu de l'énergie mécanique d'un corps qui se déplace en l'absence de frottements ?
Inutile de répondre à d'autres questions pour le moment.
_____________
Il n'y aura aucun calcul à faire pour répondre à la première question.
Tes calculs sont faux ; mais on verra cela plus tard.
Il ne sert à rien de faire un copier-coller de quelque chose qui est faux ; cela ne devient pas correct par magie.
Ce qui est attendu à la première question est un raisonnement ; mais on verra cela plus tard.
Ah, c'est le m/s .
En l'absence de frottements, l'énergie mécanique reste constante pendant le mouvement.
donc Em en A = Em en B ?
Oui !
L'énergie mécanique en B est égale à l'énergie mécanique en A
Or, l'énergie potentielle de pesanteur entre A et B a ... (diminué / augmenté)
Donc, l'énergie cinétique entre A et B a ... (diminué / augmenté)
ce qui signifie que la vitesse entre A et B a ... (diminué / augmenté)
l'énergie potentielle de pesanteur entre A et B a diminué
Donc, l'énergie cinétique entre A et B a augmenté ?
ce qui signifie que la vitesse entre A et B a augmenté
C'est ce qui me paraît le plus logique, mais en quoi est ce que quand Epp diminue, Ec augmente ?
Aaaaaaaaaaaah.
l'énergie potentielle se convertit en énergie cinétique.
Donc en B, l'énergie potentielle est totalement convertie en énergie cinétique ?
Et pour cela, la valeur de la vitesse doit avoir augmenté
Donc est il correct d'écrire pour répondre à la question:
Lorsque les frottements sont négligés, l'énergie mécanique est constante. Or lorsque le wagon arrive au point B, l'énergie potentielle est totalement convertie en énergie cinétique. L'énergie cinétique a donc augmenté, et la valeur de la vitesse également.
?
La question en de savoir comment se contrôle l'augmentation de la vitesse ?
Oui.
Ta proposition de réponse pour la question 1 est très bonne.
__________
Tu peux maintenant répondre à la question 2
J'ai répondu aux questions 2a et 2b:
2a h=AB*sinα
40*sin30=20 donc ha=20m
b Em=1/2mv² + mgh =(1/2)3,2.103*(5.104)2 + 3,2.103*9,8*20= 4.1012J
à la fin de la descente, Em= 1/2mv² soit v=√(2Em/m=)√[(2*4.10^12)/3,2.103]=5.104 m/s
Je crois avoir une idée pour 3, mais j'ai peur que mes calculs de la vitesse et l'énergie mécanique ne sont pas tout à fait correct?
Question 2.a
Oui
h = 40 
sin(30°) = 40 0,5 = 20 m
Question 2.b
Mon message du 17 à 13 h 28 :
Quelle est l'unité que l'on doit employer pour la vitesse dans le calcul de l'énergie cinétique (en joules, la masse étant en kilogrammes) ?
et ta réponse du 18 à 18 h 29
Ah, c'est le m/s
Donc... le principe de ton calcul est bon mais le calcul est faux...
Peux-tu recommencer en faisant attention ?
Donc la question est de savoir combien 50km/h font en m/s.
50/3,6=13,89 m/s
Em=(1/2)*3,2.103*(5.104)2 + 3,2.103*9,8*20= 9,4.105 J
v=√(2Em/m)=√[(2*9,4.105)/3,2.103]=24,2 m/s
Cela me paraît plausible car cette 24,2>13,8
Les résultats sont bons, mais tu as une fois de plus fait un copier-coller d'une équation qui est fausse
v2 n'est pas (5.104)2 mais est (50 / 3,6)2
Donc, en B une vitesse d'environ 24,2 m.s-1 ou 87 km.h-1
_________
Que proposes-tu pour la question 3 ?
Je pensais à faire Em/(1/2mv^2+mg) ainsi:
20km/h= 20/3,6 =5,56 m/s
Em1=1/2mv² + mgh =(1/2)3,2.103*(5,56)2 + 3,2.103*9,8*h= =9,4.105
1/2mv² + mg =(1/2)3,2.103*(5,56)2 + 3,2.103*9,8=8.104
9,4.105/8.104=11,75=h
Mais en recalculant, cela ne donne pas le résultat de Em quej'attendais (quelque chose comme 4.10^5)
Donc j'ai essayé avec Em/mg=h
9,4.105/3,2.103*9,8=29,97m
en recalculant cela donne 9,8.10^5, c'est la même puissance mais cela ne correspond pas tout à fait à Em ? Est-ce-que c'est une histoire de précision outoujours pas le même calcul ?
Merci pour votre patience ><
Avant de se lancer dans des calculs il faudrait raisonner.
Or les calculs que tu présentes sans aucune explication reposent sur des raisonnements faux. Et donc, les résultats sont faux également.
L'énergie mécanique en B se conserve jusqu'en C
Une part de l'énergie cinétique en B va se transformer en énergie potentielle de pesanteur en C, et il restera de l'énergie cinétique puisque l'énoncé dit que la vitesse en C vaut encore 20 km.h-1
Il faut donc calculer l'énergie potentielle de pesanteur en C
Elle est égale à l'énergie mécanique en B moins l'énergie cinétique en C
À toi !
D'accord 
Alors Epp C = 3,2.103*9,8*h
EmB=(1/2)3,2.103*(5,56)2 + 3,2.103*9,8*20=9,4.105
Donc
EppC= 9,4.105 -(1/2)3,2.103*202=3.105
donc EppC =3,2.103*9,8*h=3.105
et h=EppC/mg=3.105/3,2.103*9,8=9,6m
?
Tu ne fais pas attention.
Pour la nième fois... la vitesse doit être exprimée en mètres par seconde et non pas en kilomètres par heure.
Recommence (sans faire comme d'habitude un copier-coller d'équations fausses).
Désolée ><
On a EmB
avec v B=24,2 m/s
(1/2)3,2.103*(24,2)2 + 3,2.103*9,8*20==1,6.106J??
v C= 20km/h = 20/3,5 m/s = 5,56m/s
EppC= 1,6.106-(1/2)3,2.103*5,562=1,6.105 J
donc EppC =3,2.103*9,8*h=1,6.105
et h=EppC/mg=1,6.105/3,2.103*9,8=51m
?
L'énergie mécanique est constante en l'absence de frottements
Écrivons que l'énergie mécanique en A est égale à l'énergie mécanique en C
Énergie cinétique en A + énergie potentielle de pesanteur en A = énergie cinétique en C + énergie potentielle de pesanteur en C
(1/2).m.vA2 + m.g.hA = (1/2).m.vC2 + m.g.hC
hC = [(1/2).m.(vA2 - vC2) + m.g.hA] / (m.g)
hC = [1/(2.g)](vA2 - vC2) + hA
Application numérique :
hC = [1 / (2 9,8)][(50 / 3,6)2 - (20 / 3,6)2] + 20
hC 
28,267 m
Que l'on arrondira à hC 28,3 m
Revois tes calculs !
Oula..
J'ai beaucoup de mal à établir un raisonnement comme celui ci >< Je n'arrive pas vraiment à voir le lien avec ce que vous m'aviez dit:
"Il faut donc calculer l'énergie potentielle de pesanteur en C
Elle est égale à l'énergie mécanique en B moins l'énergie cinétique en C "
hC = [(1/2).m.(vA2 - vC2) + m.g.hA] / (m.g)
hC = [1/(2.g)](vA2 - vC2) + hA
Comment se fait il que 2g fasse partie du calcul, si m.g.ha/m.g ?!
J'ai fais le point 4:
4a On sait que Em A= (1/2)3,2.103*(13,89)2 + 3,2.103*9,8*20= 9,4.105 J
Em D= (1/2)3,2.103*(15)2 + 3,2.103*9,8*15= 8,3.105 J
Em A - Em D = 9,4.105 - 8,3.105 =1,1.105 J
L'énergie mécanique perdue entre le point A et le point D correspond à 1,1.105 J
4b Les frottements sont responsables de cette perte d'énergie.
4c L'énergie mécanique n'a pas exactement disparu, elle s'est dissipée dans le milieu alentours.
Ce n'est quand même pas difficile...
En notant
Em une énergie mécanique
Ec une énergie cinétique
Epp une énergie potentielle de pesanteur
EmA = EmB = EmC
ou
EcA + EppA = EcB + EppB = EcC + EppC
___________
Je trouve une diminution de l'énergie mécanique entre A et D d'environ 105.103 J
ce qui est peut-être la même chose que toi qui fais des arrondis intermédiaires (ce que je ne fais pas).
Oui, les frottements sont responsables de cette diminution de l'énergie mécanique
Cette énergie mécanique a été transformée en énergie thermique qui réchauffe les petits oiseaux...
Ok d'accord >< Je crois que cet exercice est finalement terminé.
Merci beaucoup pour votre aide et votre patience!!
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