Exercice 1ere S sur les forces

[invitedb7395e2]

Bonjour à tous !
J'ai un exercice à faire sur les forces mais je n'arrive pas à le terminer. J'espère ne pas m'être trompée au début.
Voici l'énoncé : (je mets mes réponses en bleu)

1) Un skieur de masse m=80kg (équipement compris) se lance à l'aide de ses bâtons du haut d'une piste. Le schéma 2 ci-contre représente l'appui d'un des bâtons sur la neige et la force (vecteur)Fbâton/sol. Représenter (vecteur)Fsol/bâton. De quelle loi de Newton vous servez-vous ?
Je ne peux pas mettre l'image mais je n'ai eu aucun problème avec le schéma. On utilise la 3e loi de Newton concernant le principe de l'action et de la réaction ici.

2) Le skieur descend maintenant la piste inclinée d'un angle de 12° avec l'horizontale. Son mouvement est rectiligne uniforme et v = 42 km.h-1. Les frottements (piste + air) sont constants et modélisés par une force unique (vecteur)f opposée au mouvement.
a) Faire le bilan des forces agissant sur le skieur pendant la descente et faire un schéma.
Les forces agissant sur le skieur pendant la descente sont :
- le poids P du skieur
- la réaction R exercée par le sol sur le skieur
- les frottements f de la piste et de l'air
(je ne suis pas tout à fait sûre)
b) Quelle relation vectorielle entre les forces peut-on écrire ici ? Quelle loi de Newton utilise-t-on ici ?
vecteurP + vecteur R + vecteur f = vecteur nul
On utilise la réciproque de la 1ere loi de Newton.
c) Calculez la valeur f de la force de frottement.
vecteur R = vecteur N + vecteur T
donc R = N + T

P = mg
= 80 x 9,7
= 776 N

N = mg.cos"alpha"
= 776 x cos12°
= 654,8 N

T = mg.sin"alpha"
= 776 x sin12°
= - 416,38 N

d'où R = 654,8 - 416,38 = 238,42 N

donc d'après la formule ci-dessus,
P + R = f
776 + 238,42 = f
donc f = 1014,42 N

3) Le skieur arrive maintenant en bas de la piste horizontale. Les forces de frottement sont toujours modélisables par une force unique (vecteur)f constante opposée au mouvement et égale à f = 160N.
a) Faire le bilan des forces agissant sur le skieur et faire un schéma.
Les forces agissant sur le skieur sont :
f : forces de frottement
P : poids du skieur
R : réaction R exercée par le sol sur le skieur
v ???????????????? (je ne suis pas sûre du tout)
b) La résultant des forces est-elle nulle ? Si non que vaut la somme des forces extérieures ?
?????????????
c) Que peut-on dire du vecteur vitesse v(G) du centre d'inertie du skieur ?
[COLOR="Blue"]?????????????[/COLOR
d) Caractérisez le mouvement du skieur.
C'est un mouvement rectiligne décéléré.

Voilà. J'espère que vous pourrez m'aider. Un grand merci d'avance pour votre aide.
Kim
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[invite2cc77ebe]

J'avoue ne pas avoir eu le temps de vérifier tes calculs mais je pense que la technique est bonne jusqu'à la fin de la question 2.
Pour la 3)a), V n'est pas une force, donc tu ne peux pas la compter dans ton bilan de forces. La présence d'une vitesse est le résultat des forces. Par exemple, quand tu es en haut de la piste, tu pousses sur tes batons pour créer la vitesse pour avancer. C'est pareil pendant la descente sauf que c'est le poids,etc qui font avancer le skieur.

3)b) La résultante des forces est nulle si la vitesse est constante, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'accélération. Sachant que le skieur arrive en bas de la pente, il va surement ralentir, donc il y aura une décélération. Donc la résultante ne sera pas nulle mais égale à la masse de l'équipement multipliée par le vecteur accélération du skieur.

[invitedb7395e2]

Merci beaucoup Cathy Cat.
Donc pour la 3)b) Les forces agissant sur le skieur sont seulement P, R et f ?

[Loreleye]

Ya un truc que je comprends pas bien dans ton 2c)...
Il sortent d'où tes "vecteur T" et "vecteur N"??? Et le vecteur R c'est pour toi la réaction de la piste totale ou juste la réaction normale (autrement dit, perpendiculaire...)? Là il y a un gros cafouillis. Sinon j'ai pas refait les calculs (la flemme) mais il me semble que tu devrais revoir ce point là.
Autre chose qui me chiffonne

vecteur R = vecteur N + vecteur T
donc R = N + T

Il y a une raison particulière qui te permet d'affirmer ça? Parce que vu comme ça, c'est choquant
C'est tout ce que j'ai à dire pour le moment

Tiens moi au courant de ton avancée

[A voir en vidéo sur Futura]

[sitalgo]

Bonsoir,

"vecteur R = vecteur N + vecteur T
donc R = N + T "

Houlllla ! c'est mal barré.
Tu n'as pas besoin de décomposer R en N et T. Tu as 3 forces P, R et f ; on connaît P donc on peut déduire les 2 autres (avec la pente). C'est pas plus dur que ça.


" T = mg.sin"alpha"
= 776 x sin12°
= - 416,38 N "

Faut changer les piles de la calculette.


" d'où R = 654,8 - 416,38 = 238,42 N "

R = N-T ??? ce sont des vecteurs orthogonaux.

3a) non, pas v.

3b) fais un schéma, les 3 forces s'annullent-elle ? quelles sont les conséquences sur le mouvement (demande à Newton) ?

3c) ça va avec la 3b

3d) "C'est un mouvement rectiligne décéléré."
Il manque encore un mot.

[invitedb7395e2]

Bonjour !
En fait pour R, mon prof nous fait décomposer R en 2 vecteurs : N et T. N est perpendiculaire au sol et T est colinéaire au sol. Dans mon cours, R est toujours décomposé en ces 2 vecteurs.

Pour "R = 654,8 - 416,38 = 238,42 N"
R = N + T (mais j'ai trouvé - 416,38 pour T)

Pour 3)a), 3)b) et 3)c) je vais refaire ca. Et pour la 3)d), C'est un mouvement de translation rectiligne décéléré.

Pour "vecteur R = vecteur N + vecteur T
donc R = N + T " à vrai dire je sais pas vraiment comment j'ai fait pour trouver ça ! Je ne sais pas comment faire pour remplacer vecteur R = vecteur N + vecteur T par les valeurs car elles correspondent à R, N et T et non aux vecteur R, vecteur N et vecteur T.

Je crois que c'est moi qui suis mal barrée... J'ai beaucoup de mal à comprendre ce chapitre et je crois que ça se voit dans mes exercices...
Je vais refaire tout ça et je vous le reposterai bientôt.
Merci beaucoup pour votre aide !
Kim

[Loreleye]

Te décourage pas, c'est une méthode pas trop compliquée mais un peu longue à acquérir. Beaucoup de mes copains de classe ont eu du mal avec ce genre d'exos l'année dernière.

Ce qui m'étonne, c'est qu'il me semble qu'il y a une certaine confusion au niveau du fameux "vecteur R". Perso, en cours on considérait que R était la résultante (la somme vectorielle) de N ou Rn (la "normale" perpendiculaire au sol) et des frottements f... Donc soit on disait que le mobile était soumis à deux forces qui se compensent (dans le cas d'un mouvement rectiligne uniforme) R et P, soit, ce qui est plus correct et plus pratique dans ce type d'exo, soumis à trois forces, Rn, la réaction normale du sol (orthogonale au mouvement, donc pas besoin de la décomposer), f les frottements et P le poids. Ensuite il faut utiliser le système des projections sur des axes "judicieusement choisis" comme tu as dû le faire en cours pour calculer Rn et f de façon à ce que les trois forces se compensent (s'il y a lieu).

N'hésite pas à demander des éclaircissements à ton prof !

[invitedb7395e2]

Merci beaucoup Loreleye !
Merci pour tes conseils, je pense que je vais en parler à mon prof. D'autant plus que beaucoup de gens dans la classe se sentent "paumés" aussi.
Pour l'exercice, je l'ai refait, je pense que ça va mieux.
Encore merci et à bientôt !