La patineuse et la conservation du moment cinétique

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Énoncé

Une personne assise sur un tabouret tournant, bras écartés, tourne à la vitesse angulaire . Le moment d'inertie de l'ensemble vaut alors . Elle replie ensuite les bras contre elle, ce qui ramène le moment d'inertie à . Les frottements sont négligés. 1) Rappeler l'expression du moment cinétique et calculer sa valeur initiale. 2) Justifier que le moment cinétique se conserve au cours de l'opération. 3) Calculer la nouvelle vitesse angulaire. 4) Calculer l'énergie cinétique avant et après. Que constate-t-on ? 5) D'où provient cette variation d'énergie ? Y a-t-il contradiction avec la conservation du moment cinétique ?

إرشادات

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1 الإرشاد 1
Le moment cinétique vaut $J\,\omega$. Aucun moment extérieur n'agissant sur l'axe, il se conserve : $J_1\omega_1 = J_2\omega_2$.
2 الإرشاد 2
L'énergie cinétique, elle, augmente : elle vient du travail musculaire fourni pour replier les bras contre la force centrifuge. Aucune contradiction, ce sont deux grandeurs différentes.

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الطريقة — من أين نبدأ

Le moment cinétique vaut . Aucun moment extérieur n'agissant sur l'axe, il se conserve : .

L'énergie cinétique, elle, augmente : elle vient du travail musculaire fourni pour replier les bras contre la force centrifuge. Aucune contradiction, ce sont deux grandeurs différentes.

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