Intro-Mec2

Travaux Pratiques de Physique
Mec 2 : Etude de quelques forces.
Conservation de l’énergie totale.
Service de Physique Biomédicale
Université de Mons
Plan

Rappel Théorique





Causes du mouvement
Types de forces
Lois de Newton
Energie
Manipulation



Détermination de la force répulsive entre deux aimants
Conservation de l’énergie
Comparaison amortissements (viscosité de l’air et magnétique)
Rappels Théoriques
Causes du mouvement ?
[Newtons]
1 N = 1 kg . 1 m . 1 s-2
Forces
Types de forces (contact ou à distance):
(conservatives ou non)
• Fondamentales (électromagnétique, gravifique, forte, faible)
• Frottements
• Pseudo-forces
Rappels Théoriques
Lois de Newton
1) Si force résultante nulle, alors pas de mouvement (ou M.R.U.)
2) Si force non équilibrée, mouvement selon  F = m . a
3) Action-réaction : Fij = - Fji
Rappels Théoriques
F
b
• Travail d’une force: W  F d  F ds

• Energie cinétique :
q
a
[Joules]
1 2
EC  mv
2
d
a
b
• Energie potentielle = travail d’une force conservative, par exemple :
EP  mgh énergie potentielle associée à la force de pesanteur.
1 2
kx énergie potentielle associée à la force de rappel d'un ressort.
2
Energie potentielle associée à la force de répulsion magnétique.
EP 
• L’énergie mécanique totale est conservée, s’il n’y a pas de forces
dissipatives.
EMEC  constante  EP  EC
Rappels Théoriques
• Forces dissipatives
A.v
F  
d
F  ma
F  bv
dv
b
Donc

dx
m
F  bv
dv
bv  m
dt
b
v   xC
m
dv dv dx dv
Mais :
 
 v
dt dx dt dx
b
v  v0  x
m
Lorsque la vitesse s’annule (v=0), l’espace parcouru vaut donc :
mvo
x
b
Rappels Théoriques
• Forces dissipatives
F  bv
mvo
x
b
Amortissement dû à la viscosité
Amortissement magnétique
Manipulation : Matériel
Détermination de la force répulsive entre deux aimants
Que vaut Fmagn (x) ???
Fmagn  x 
L
L
I
B
R
E
IX
F
E
x
h
bl
ocdeboi
s

Manipulation : Matériel
Rappel: chariot sur un plan incliné
R
FR
h
L
q
G  mg
q
FR  mg sin q  mgh / L
q  arcsin  h / L 
Manipulation : Matériel
Quand le chariot est en équilibre :
Fmagn  x L
IB
R
E
Fmec
x
h
1
2
3
4
5
6
7
8
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
IX
F
E
Fméc  mg sin q  mgh / L
mgh
Fmagn  x  
L

bl
ocdeboi
s
h
L
Fmagn  x   Fméc
x
Fmagn
F en fonction de x sur un graphique log-log
Fmagn(x) =  . Xn
n = (log y2 – log y1) / (log x2 – log x1)
 = Fmagn(x)/xn
Manipulation : Matériel
Conservation de l’énergie?
Après un aller – retour ,
Reviendra-t-il a la même position?
Manipulation : Matériel
Comparaison de différents types d’amortissement
(dû à la viscosité de l’air, dû aux aimants)
•
Déterminez la vitesse initiale moyenne
•
Distance parcourue avant de s’arrêter x
Sans les aimants : bvisc
Avec les aimants : b
mvo
x
b
b  bvisc  bmagn
Vous avez donc accès à bmagn