L`énergie potentielle élastique et le mouvement harmonique simple

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Section 4.5
La loi de Hooke
 La force exercée par un ressort est directement
proportionnel au déplacement de ce dernier par rapport à
sa position d’équilibre.
 La force exercée par un ressort est toujours opposée à celle
appliquée sur celui-ci:
Fx  kx
(k = constante de force (N/m))
Problème
 Un élève étire un ressort à l’horizontale sur une
longueur de 0,50 m en appliquant une force de 0,25 N
vers l’est.
 A)Détermine la constante de force du ressort.
 B) Quelle force le ressort exerce-t-il sur l’élève?
Problème
 Une balle d’une masse de 0,075 kg est accrochée à
l’extrémité d’un ressort en position verticale que l’on peut
étirer lentement à partir de sa position d’équilibre initiale
(non tendu) jusqu’à ce qu’il atteigne une nouvelle position
de 0,15 m en dessous de la position initiale
 A) Détermine la constante de force du ressort
 B) Si la boule retourne à sa position d’équilibre initiale et
redescend de nouveau, quelle est la force nette qui s’exerce
sur elle lorsqu’elle descend de 0,071 m?
 C) Détermine l’accélération de la boule à la position
spécifiée au point B)
L’énergie potentielle élastique
 Ee: énergie emmagasinée dans un objet qui subit une
traction, une compression, une flexion ou une torsion.
 Ex: Un arc lorsqu’on l’étire pour lancer une flèche.
Formule pour l’énergie potentielle
élastique
 Cas 1: Force constante à l’aide d’un graphique
Formule pour l’énergie potentielle
élastique
 Cas 2: Force variable (cas du ressort)
Transformation
 L’énergie peut être transformée en d’autres formes
d’énergie.
 Exemple: Un arc qui lance une flèche, une corde de
guitare.
 Il n’y a pas seulement les ressorts qui comprend de
l’énergie potentielle élastique.
Problème
 Un poisson d’une masse de 2kg est fixée à un ressort en
position verticale ayant une constante de force de 17,5
N/m. On lâche le poisson d’une position d’équilibre
(ressort non tendu). On fait abstraction de la masse du
ressort et de son énergie cinétique.
 A) Quelle est la quantité d’énergie potentielle élastique
emmagasinée dans le ressort lorsqu’elle s’étire de 20
cm?
 B) Quelle vitesse le poisson a-t-elle atteinte au bout de
20 cm?
Problème 4 p. 209
Activité
 Atteindre la cible
Le mouvement harmonique simple
(MHS)
 Mouvement vibratoire
périodique dans lequel la force
(et l’accélération) est directement
proportionnelle au déplacement.
Ce mouvement se poursuit
à l’infini.
http://tfleisch.ep.profweb.qc.ca/mouvementharmonique-simple.html
Le MCU (mouvement circulaire
uniforme) et le MHS (mouvement
harmonique simple) se ressemblent!
http://www.youtube.com/watch?v=9r0Hexj
GRE4
Période et fréquence d’un MHS
Problème 5 p. 214
L’énergie dans le MHS
Problème 6 p. 216
Mouvement simple amorti (MSA)
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