physique (première) · Chapitre 6 · Exercice de TD

Un enfant (32 kg) part sans vitesse du haut d'un toboggan de 2,5 m de…

Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques · Conservation et dissipation de l'énergie mécanique · niveau 2

Énoncé

Un enfant ( $32$ kg) part sans vitesse du haut d'un toboggan de $2, 5$ m de haut et arrive en bas à $5, 0 m / s$ . La glissière mesure $4, 0$ m.

L'énergie mécanique se conserve-t-elle ?
Estimer l'intensité (supposée constante) de la force de frottement.

Corrigé de la question 1

1. $E_{m}$ initiale $= m g h = 32 \times 9, 8 \times 2, 5 = 784$ $J$ ; finale $= \frac{1}{2} \times 32 \times 25 = 400$ $J$ : non — presque la moitié dissipée.

Question 2 : comment l'IA t'aide

2. Estimer l'intensité (supposée constante) de la force de frottement.

Élève

Pour la question 2, je ne sais pas trop par où commencer. On connaît la hauteur et la vitesse, mais la force de frottement, je ne vois pas comment la faire apparaître.

Tu as déjà calculé l'énergie mécanique au départ et à l'arrivée à la question 1. Quel est le lien entre la variation de cette énergie et le travail des forces qui ne sont pas conservatives, comme le frottement ?

Élève

Ah oui, le théorème de l'énergie mécanique : la variation d'énergie mécanique est égale au travail des forces de frottement. Donc $W (f) = E_{m, finale} - E_{m, initiale}$ ?

C'est bien cette relation qu'il faut utiliser. Maintenant, comment exprimes-tu le travail d'une force de frottement constante qui s'oppose au déplacement, en fonction de sa valeur $f$ et de la longueur de la glissière ?

L'IA ne donne pas la réponse : elle pose la question qui fait avancer. À toi de continuer.

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Reprends la question 2 là où le dialogue s'arrête, puis la suite de l'exercice.

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