Pendule élastique vertical à l'équilibre puis écarté

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Énoncé

Un solide de masse est suspendu à un ressort vertical. À l'équilibre, le ressort est étiré de par rapport à sa longueur à vide. On prend . Les frottements sont négligés. 1) Calculer la raideur du ressort. 2) Calculer la pulsation propre et la période propre des oscillations verticales. 3) On tire le solide plus bas que sa position d'équilibre puis on le lâche sans vitesse initiale : écrire l'équation horaire de l'élongation par rapport à la position d'équilibre. 4) Calculer la vitesse maximale du solide et l'énergie mécanique du système (énergie potentielle élastique associée à l'oscillation).

إرشادات

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1 الإرشاد 1
À l'équilibre, la tension du ressort compense exactement le poids : écris cette égalité pour tirer $k$ de l'allongement $\Delta l_0$. C'est le seul endroit où $g$ intervient.
2 الإرشاد 2
Une fois $k$ connu, l'étude est celle d'un oscillateur ordinaire autour de la position d'équilibre : la pesanteur n'y figure plus, et l'énergie se calcule comme pour un pendule horizontal d'amplitude $3\,\text{cm}$.

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الطريقة — من أين نبدأ

À l'équilibre, la tension du ressort compense exactement le poids : écris cette égalité pour tirer de l'allongement . C'est le seul endroit où intervient.

Une fois connu, l'étude est celle d'un oscillateur ordinaire autour de la position d'équilibre : la pesanteur n'y figure plus, et l'énergie se calcule comme pour un pendule horizontal d'amplitude .

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