Exercices énergie mécanique - série 1
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Exercices énergie mécanique - série 1
D.A.E.U. / Physique, Niveau 9 / EC2 (Mécanique) Exercices d'application directe du cours : Energie cinétique Application n°1 : Une balle de base-ball, de masse m = 150g, est lancée avec une vitesse de 30m.s-1. Calculer son énergie cinétique. Sa vitesse diminue progressivement jusqu’à 20m.s-1. Calculer la variation de son énergie cinétique. Application n°2 : Comparer l' énergie cinétique d' une rame du VAL roulant à 36km/h : A vide, sa masse étant de 27760kg Avec 100 passagers de masse moyenne 75kg Energie potentielle Application n°3 : Quelle est la variation d' énergie potentielle de pesanteur d' un homme de 80kg : qui monte au deuxième étage ? (+5,4m) qui descend au sous-sol ? (-3m) Application n°4 : Quelle est la variation d' énergie potentielle élastique d' un ressort de -1 raideur 150N.m : comprimé de 4cm à partir du repos ? comprimé de 2 cm à partir de la position précédente ? Application n°5 : Quelle vitesse faut-il communiquer à une masse de 1kg pour lui donner une énergie cinétique de 100J ? De quelle hauteur faut-il la soulever pour augmenter son énergie potentielle de la même valeur ? Quelle doit être la raideur d' un ressort pour qu' un allongement de 10cm fasse varier son énergie potentielle élastique de 10J? Page 1 D.A.E.U. / Physique, Niveau 9 / EC2 (Mécanique) Conservation de l’énergie mécanique Application n°1 : Un ressort comprimé lance une bille sur un plan horizontal. A l' extrémité du plan, la bille rencontre un pendule. 1. La bille a une masse m1 = 50 g. Le ressort a une raideur k = 200 N.m-1. De quelle longueur faut-il comprimer le ressort pour lancer la bille avec une vitesse v1 = 3 m.s-1 ? 2. Le pendule a pour masse m2 = 100 g. Juste après le choc, la bille repart en arrière avec une vitesse de 1m.s-1 et le pendule est lancé avec une vitesse de 2m.s-1. Le choc entre la bille et le pendule est-il élastique ? 3. A quelle hauteur montera le pendule ? Application n°2 : Un pendule formé d' une masse de 100g accrochée à un fil de longueur = 1m est écarté de 60° de la verticale, et lâché sans vitesse initiale. 1. Quelle est sa vitesse quand il passe à la verticale ?(on néglige les frottements dans l' air) 2. Sur la verticale, le fil est arrêté par un clou placé à mi-hauteur. Quel angle décrira le pendule sur sa nouvelle trajectoire ? Application n°3 : Un rocher se détache, sans vitesse initiale, du bord d' une falaise haute de 100m. 1°) Calculer son énergie mécanique totale, en précisant le niveau de référence choisi pour l' énergie potentielle. 2°) Calculer la vitesse du rocher : - à mi-hauteur de la falaise ; - en bas de la falaise. (On pourra négliger les frottements dans l' air, et considérer l' ensemble {Terrerocher} comme un système isolé.)( masse du rocher : m = 15 kg ; g = 9,8N/kg. Page 2