F - Moodle - Université de Mons
publicité
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 ? Forces [Newtons] 1 N = 1 kg . 1 m . 1 s-2 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 Σ F = m . a 3) Action-réaction : Fij = - Fji Rappels Théoriques F b • Travail d’une force: W = F id = F ids ∫ • Energie cinétique : θ 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 = −η 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 LIBRE FIXE x h bloc de bois α Manipulation : Matériel Rappel: chariot sur un plan incliné R FR h L θ G = mg θ FR = mg sin θ = mgh / L θ = arcsin ( h / L ) Manipulation : Matériel Quand le chariot est en équilibre : Fm agn ( x ) LIBRE L Fm ec x h Fméc = mg sin θ = mgh / L mgh Fmagn ( x ) = L α bloc de bois h FIXE Fmagn ( x ) = Fméc x Fmagn F en fonction de x sur un graphique log-log 1 cm 2 cm Fmagn(x) = β . Xn 3 4 5 6 n = (log y2 – log y1) / (log x2 – log x1) cm cm cm cm 7 cm 8 cm β = 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
