L’énergie potentielle élastique et le mouvement harmonique simple

Section 4.5

La loi de HookeLa 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))xF kx

ProblèmeUn 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 ressortB) 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 élastiqueEe: 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 élastiqueCas 1: Force constante à l’aide d’un

graphique

Formule pour l’énergie potentielle élastiqueCas 2: Force variable (cas du ressort)

TransformationL’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.

ProblèmeUn 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

ActivitéAtteindre 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/mouvement-harmonique-simple.html

Le MCU (mouvement circulaire uniforme) et le MHS (mouvement harmonique simple) se ressemblent!

http://www.youtube.com/watch?v=9r0HexjGRE4

Période et fréquence d’un MHS

Problème 5 p. 214

L’énergie dans le MHS

Problème 6 p. 216

Mouvement simple amorti (MSA)