L’énergie potentielle élastique et le mouvement harmonique simple

1. L’énergie potentielle élastique et le mouvement harmonique simple Section 4.5

2. 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: (k = constante de force (N/m))

3. 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?

4. 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)

5. 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.

6. Formule pour l’énergie potentielle élastique • Cas 1: Force constante à l’aide d’un graphique

7. Formule pour l’énergie potentielle élastique • Cas 2: Force variable (cas du ressort)

8. 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.

9. 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?

10. Problème 4 p. 209

11. Activité • Atteindre la cible

12. 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/mouvement-harmonique-simple.html

13. Le MCU (mouvement circulaire uniforme) et le MHS (mouvement harmonique simple) se ressemblent! http://www.youtube.com/watch?v=9r0HexjGRE4

14. Période et fréquence d’un MHS

15. Problème 5 p. 214

16. L’énergie dans le MHS

17. Problème 6 p. 216

18. Mouvement simple amorti (MSA)