Travaux dirigés : C – Mécanique II IV – Loi du moment cinétique… Sciences Physiques : PCSI 2
Laurent Pietri ~ 1 ~ Lycée Henri Loritz - Nancy
TD15 – Loi du moment cinétique…
A - Application du cours
A-1) Démontrer l’équation différentielle que vérifie le pendule pesant.
Rép :
A-2) Retrouver l’expression de l’énergie mécanique du pendule de torsion.
Rép :
A-3) Calculer le moment du poids pour un solide quelconque de masse m, de barycentre C par
rapport à un point O. Conclure
Rép :
, Tout se passe comme si le poids s’appliquait en C.
A-4) Comparaison de moments d'inertie
a) Un cerceau et un disque plein de mêmes masse m et rayon R peuvent tourner autour de
l'axe (Oz). Expliquer lequel possède le plus petit moment d'inertie Joz.
b) Évaluer explicitement l'un des deux moments d'inertie.
Rép : a) le moment d'inertie du disque est inférieur à celui du cerceau. b) pour le cerceau.
B – Exercices de raisonnement
B-1) Œuf dur ou œuf cru ?
Pour savoir si un œuf est dur ou non, il suffit de le faire tourner sur un support et de
l'observer : faites l'expérience.
a) Expliquer pourquoi l'œuf dur atteint une vitesse angulaire maximale plus élevée que l'œuf
cru.
b) Pourquoi l'œuf dur reste-t-il en rotation plus longtemps que l'œuf cru ?
Rép a) Quand on met un œuf dur en rotation à une certaine vitesse initiale, l'œuf entier se met en mouvement. Pour un œuf
cru, seule la coquille est initialement en rotation. Ensuite, par viscosité… b) Une fois la rotation établie,
étudions comment décroît l'énergie cinétique d'un œuf : dEc/dt=Pcontact+Pint…
B-2) Ouverture de porte
Expliquer pourquoi pour ouvrir une porte, on la pousse d’un point le plus éloigné possible
de son axe de rotation.
Rép : On maximise le bras de levier, ainsi la force nécessaire à fournir sera plus faible