Lorsque l’on cherche à résoudre un problème de physique en général et de travail et d’énergie en particulier, il est important de respecter un certain ordre. Habituez-vous à être systématique lorsque vous résolvez ces problèmes, et vous verrez que cela donne de bons résultats. Cela vaut la peine de consacrer un peu de temps à l’analyse du problème avant d’essayer de le résoudre.
- Lisez avec attention l’énoncé du problème.
- Faites un dessin de la situation physique décrite dans le problème.
- Notez dans votre cahier les données qui sont fournies par l’énoncé.
- Lorsque vous résolvez un problème par énergie, la première chose que vous devez analyser est si l’énergie mécanique (cinétique + potentielle) se conserve ou non dans la situation décrite par le problème.
L’équation principale que vous devez apprendre à utiliser pour résoudre ce type de problème est la suivante:
Où EC est l’énergie cinétique du solide et W le travail (avec le signe) de chacune des forces qui agissent sur lui. Rappelez vous qu’un solide peut avoir une énergie cinétique de rotation (s’il tourne), de translation (si son centre de masse se déplace) ou les deux.
Ensuite, selon que les forces soient conservatives ou non, le travail qui apparait dans le second membre pourra s’écrire en terme de variation de l’énergie potentielle du centre de masse du solide.
Lorsqu’un solide roule sans glisser, il subit une force de frottement qui ne produit pas de travail. Par conséquent son énergie mécanique se conserve (le travail de la force de frottement est nul) et nous pouvons faire la relation entre la vitesse du centre de masse, le rayon et la vitesse angulaire:
Cette condition permet d’éliminer une inconnue dans l’équation résultante de l’application de la conservation de l’énergie.
- Vous devrez choisir une origine pour les hauteurs afin de calculer l’énergie potentielle gravitationnelle.La hauteur d’un solide est celle de son centre de masse par rapport à l’origine.
- N’oubliez pas d’inclure les unités dans les résultats.
- Vérifiez le problème et confirmez que les résultats obtenus ont un sens.
Vous trouverez dans les pages suivantes des problèmes résolus de dynamique de rotation. Essayez de les faire avant de regarder la solution.
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