Probatoire blanc 2008 Durée : 2 heures Série : C Coef : 3
Epreuve de physique

Exercice 1 : Energie mécanique /5points

Un pendule est constitue d’une petite boule métallique de masse m = 80g, suspendue à un fil inextensible de masse négligeable et de longueur l = 1m. Le fil est accroché en un point fixe O et les mouvements du pendule s’effectuent dans un plan vertical. Le fil du pendule étant initialement vertical, on l’écarte de cette position d’un angle puis on abandonne la bille sans vitesse initiale. (Voir figure 1, position 1) On néglige toutes les forces de frottement.
1) Justifier la conservation de l’énergie mécanique pour la boule du pendule.
Quelle est la transformation d’énergie qui s’effectue au cours du mouvement.
2) Déterminer la valeur V2 de la vitesse de la boule lorsqu’elle passe par la position verticale (position 2).
3) La position intermédiaire du pendule est définie par l’angle qu’il forme avec la verticale (voir figure 1) ; la valeur de la vitesse de la boule est alors V.
On fait l’hypothèse que l’énergie potentielle de pesanteur est nulle dans la position la plus basse que le pendule peut occuper (position 2).
En appliquant la conservation de l’énergie mécanique sur la boule, en déduire la formule littérale donnant la valeur V de la vitesse en fonction de,, g et l. Faire l’application numérique pour .
4) On place, sur la verticale de O, à la distance d = 60 cm une tige métallique T sur laquelle le fil du pendule, lâché comme précédemment () vient buter. En admettant que le choc du fil de la pendule sur la tige T s’effectue sans perte d’énergie, déterminer l’angle dont le pendule remonte