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EXERCICE 2: (7 points) A la veille des congés de Noel, le club de Physique-Chimie de ton établissement propose un jeu aux organisateurs de la Kermesse qui suscite de l'engouement de la part des élèves. Ton ami décide de participer à ce jeu qui consiste à faire glisser sans vitesse initiale une boule de masse m = 5 kg sur le trajet schématisé ci-dessous. En faisant glisser la boule, s'il réussit à faire tomber l'un des cadeaux placés sur l'alignement du point C, alors ce cadeau lui reviendra. Pour mieux réussir sa lancé, ton ami décide à l'avance de connaitre certains détails sur ce jeu. Il te sollicite pour l'aider. Les frottements sont négligeables tout au long du trajet. On donne g = 10 N/kg. ha = 5 m ha B 1) Définis l'énergie mécanique. 2) Donne l'expression de l'énergie mécanique de la boule : 2-1. au point A ; 2-2. au point B ; 2-3. au point C. 3) Calcule l'énergie mécanique de la boule au point A. 4) Au point B, la vitesse de la boule est VB = 6 m/s. 4-1. Donne la valeur de l'énergie mécanique Emp au point B. Justifie ta réponse. 4-2. Calcule la valeur de l'énergie cinétique Ecg au point B. 4-3. Détermine l'énergie potentielle Epg au point B. 4-4. Déduis la hauteur hg.​

Répondre :

1) L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique (liée au mouvement) et de l'énergie potentielle (liée à la position).

2) L'énergie mécanique de la boule :
2-1. Au point A : \( E_{\text{méca}} = E_{\text{cin}}(A) + E_{\text{pot}}(A) \)
2-2. Au point B : \( E_{\text{méca}} = E_{\text{cin}}(B) + E_{\text{pot}}(B) \)
2-3. Au point C : \( E_{\text{méca}} = E_{\text{cin}}(C) + E_{\text{pot}}(C) \)

3) Pour calculer l'énergie mécanique de la boule au point A, il faut calculer à la fois son énergie cinétique et son énergie potentielle. Comme la vitesse initiale est nulle, l'énergie cinétique est nulle, et l'énergie potentielle est égale à \( mgh_A \), où \( h_A \) est la hauteur au point A.

4)
4-1. Au point B, l'énergie mécanique \( E_{\text{méca}} \) est la somme de l'énergie cinétique \( E_{\text{cin}}(B) \) et de l'énergie potentielle \( E_{\text{pot}}(B) \).
4-2. L'énergie cinétique \( E_{\text{cin}}(B) \) est donnée par \( \frac{1}{2}mv^2 \), où \( v \) est la vitesse de la boule au point B.
4-3. L'énergie potentielle \( E_{\text{pot}}(B) \) est donnée par \( mgh_B \), où \( h_B \) est la hauteur au point B.
4-4. On déduit la hauteur \( h_B \) en utilisant l'équation \( E_{\text{méca}} = E_{\text{cin}} + E_{\text{pot}} \) et en isolant \( h_B \) dans l'expression de \( E_{\text{pot}}(B) \).