DM PHYSIQUE 1S: Mouvements d'une voiture

[invite2a6ae9f0]

Salut a tous! Je suis une élève de1ºS et j'ai quelques difficultés en physique. Je voudrais vous demander de l'aide pour reussir mon DM, svp
Alors, l'exercice est le suivant:
Une automobile, à traction avant, masse m=1200 kg et de puissance 105 ch effectue un parcours routier comportants plusieurs portions différentes.

1º) Dans la première portion, l'automobile roule a vitesse constante v= 90 km/h sur 5 km d'une route horizontale. On néglige les frottements au contact des roues non motrices et les frottements de l'air peuvent être modélisés par une force unique opposée à la vitesse et de valeur f=800N.

a) Schématiser l'automobile vue de profil en distinguant les roues motrices ou non et faire figurer les forces exercées sur le véhicule en mouvement.

b) À quelle relation ces forces obéissent-elles dans ce cas? En déduire les relations entre les composante obtenues en projetant ces froces sur les directions parallèle et perpendiculaire au déplacement

c) calculer le travail de la force de frottement de l'air.

d) En déduire la valeure absolue de la puissance de la force de frottement de l'air.


La deuxieme partie sera pour plus tard...merci d'avance, se serai vraiment gentil de votre part!!
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[mamono666]

Mets les réponses que tu as déjà trouvés et dis ce qui te pose problème précisément.

[invite2a6ae9f0]

slt,
et bien dans le a), je crois que les forces sont le poids de la voiture, la reaction du sol, la tractiona avant et les frottements de l'air. Mais je suis pas tres sure car dans l'ennoncé on dit qu'on néglige les frottements des roues non motrices. Cela veut dnc dire, qu'il ya des roues motrices et alors on ne doit pas négliger les frottements de ses roues?

Dans le b) je comprends ps très bn ce qu'on me demande. :S...Est ce que ça a avoir avec, ma motricité ou la resistance d'une force quand elle est perpendiculaire ou parallele au mouvement? je comprend ps tres bien...

Dans le c):
W(F) = 800 x 500000 x cos 180 = -40x10^7 J

d) P= -40x10^7 / (3600)??

[mamono666]

slt,
et bien dans le a), je crois que les forces sont le poids de la voiture, la reaction du sol, la tractiona avant et les frottements de l'air. Mais je suis pas tres sure car dans l'ennoncé on dit qu'on néglige les frottements des roues non motrices. Cela veut dnc dire, qu'il ya des roues motrices et alors on ne doit pas négliger les frottements de ses roues?

Donc oui le poids, mais il faut bien le placer au barycentre de la voiture (le centre d'inertie G).

Les réactions du sol, qui vont se placer au niveau de chaque roues perpendiculaire au sol. Tu fais débuter le vecteur à partir du sol.

les frottements de l'air au niveau du barycentre G de la voiture aussi, opposé à la vitesse et horizontale. Cela s'oppose au déplacement de la voiture, c'est normal.

Et on te dis qu'il y a des frottements pour les deux roues motrices. Donc tu auras au niveau de ces deux roues les forces de frottement qui seront opposés au sens du mouvement, du mouvement de la roue attention, normal aussi... et horizontales. Regarde dans ton cours tu dois avoir des exemples pour refaire correctement le dessin de ce genre de force. Fais bien débuter les vecteurs au bon endroit.

Dans le b) je comprends ps très bn ce qu'on me demande. :S...Est ce que ça a avoir avec, ma motricité ou la resistance d'une force quand elle est perpendiculaire ou parallele au mouvement? je comprend ps tres bien...

Tu te compliques.

Dans le cours, tu as normalement:
- Mouvement donc savoir ce qu'est un vecteur vitesse
- Savoir ce qu'est une force
- Principe d'inertie
- lois de Newton, donc variation du vecteur vitesse et action-réaction.
- Travail d'une force
- Théorème de l'énergie cinétique


Donc ici tu as une voiture en mouvement qui à une vitesse constante et on vient juste à l'instant de te demander de dire quelles sont les forces.

La question est: quels est la relation entre les forces?

La seule chose dans le cours qui parle explicitement des forces et de la vitesse, c'est les lois de Newton.

si la vitesse est constante, la somme des forces est nulle.

Tout est dans le cours.

Toutes les forces verticales (la composante perpendiculaire au sol): Poids et réactions auront la relation:



de même pour les forces parallèles au sol:



(avec cette relation tu retrouves aussi que les frottements au niveau de la roue sont opposés à ceux de l'air)

Dans le c):
W(F) = 800 x 500000 x cos 180 = -40x10^7 J

les unités de longueurs du système international sont les mètres donc:

°

d) P= -40x10^7 / (3600)??

Tu as déjà le travail, on te demande la puissance. Quel est le lien entre le travail est la puissance:

Travail = Puissance fois le temps

Mais le temps ici qu'est ce que c'est???

Prenons le problème à l'envers, si tu avais la puissance. Tu dirais, j'ai la puissance, alors connaissant la puissance, l'expérience à durée un temps T, alors le travail est:

W = P fois T

donc ici on veut faire l'inverse et trouver P = W/T

le temps de l'expérience ce sera le temps que la voiture a roulé. On a sa vitesse et sa distance parcouru:



il faut tout mettre en unité du système international, en mètre et en seconde:

90 km/h = 25 m/s

donc la voiture à roulé pendant: 200 secondes.

Je peux maintenant déduire la puissance:

Watt

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2a6ae9f0]

Ah ok c'est bon, j'ai compris. Merci
Alors pour la deuxième partie:

En régime de croisière, la puissance délivrée par le moteur est égale à la valeur absolue de la puissance de cette force. Le résultat est-il compatible avec la puissance indiqué du moteur?
Je pense que oui, puisque si la vitesse est constante, ça veut dire que toutes les forces se compensent et donc je suppose que la puissance entre les forces contraires au mouvements seront égales à la puissances des forces favorables.

2º) La deuxieme portion est une cote de pente 10% de longueur 500m et que l'automobile gravit à la même vitesse.

a) Schématiser la situation physique en représentant les forces appliquées à l'automobile
Le poids et la réaction (décomposés en composantes normales et tangeancielles), les frottements de l'air et des roues

b)Donner l'expression et calculer la valeur des travaux du poids et des forces de frottements des froces.
W= mg (zA-zB)= 1200 x 9,8 x (??)
J'ai un problème parceque normalemenr dans la formule je crois que c'est une hauteur et là je sais plus ce que je dois utiliser.

c) En régime de croisière, la puissance délivrée par le moteur est égale à la valeur absolue de la somme des puissances de ces deux forces. Quelle est alors la puissance délivrée par le moteur? La comparer à la valeur trouvée à la question précédente.

[mamono666]

Ah ok c'est bon, j'ai compris. Merci
Alors pour la deuxième partie:

En régime de croisière, la puissance délivrée par le moteur est égale à la valeur absolue de la puissance de cette force. Le résultat est-il compatible avec la puissance indiqué du moteur?
Je pense que oui, puisque si la vitesse est constante, ça veut dire que toutes les forces se compensent et donc je suppose que la puissance entre les forces contraires au mouvements seront égales à la puissances des forces favorables.

On te demande juste de comparer deux choses, la puissance qu'on vient de trouver et celle que nous donne le constructeur.

nous on a 20000 Watt et le constructeur nous dis qu'il a une puissance de 105 ch.

1 ch = 735.5 Watts



donc rien à voir, c'est très largement supérieur, on se doute bien qu'il ne faut pas juste vaincre la résistance de l'air pour avancer, ça serait trop facile...il en faudrait pas beaucoup d'essence pour nos trajet.

ici on néglige plein d'autre chose je suppose, les frottements de la roue sur son axe pivot...etc

2º) La deuxieme portion est une cote de pente 10% de longueur 500m et que l'automobile gravit à la même vitesse.

a) Schématiser la situation physique en représentant les forces appliquées à l'automobile
Le poids et la réaction (décomposés en composantes normales et tangeancielles), les frottements de l'air et des roues

ouais

b)Donner l'expression et calculer la valeur des travaux du poids et des forces de frottements des froces.
W= mg (zA-zB)= 1200 x 9,8 x (??)
J'ai un problème parceque normalemenr dans la formule je crois que c'est une hauteur et là je sais plus ce que je dois utiliser.

Il faut faire un peu de math

10% qu'est ce que ça veut dire?

il faut se représenter un triangle, la voiture prend l'hypothénus. Pour une pente de 10%:

- cela signifie que si "l'adjacent" fait 100m alors "l'opposé" fait 10m.

en gros tu avances de 100m et tu montes de 10m.

puis avec un peu de trigo on constate que cela représente un angle de (un peu de trigo): 5.71°

La voiture monte avec un angle de 5.71°



Revenons à ton cas, la longueur est de 500 m, on a toujours notre angle de 5.71 degré.

De combien est on monté?

on utilise le sinus de l'angle sin = opposé/hypothénus



finalement,



Ici tu as utilisé la formule mgz, mais pense que dans ton cours la formule plus générale est F.AB.cos(alpha).

Après il faut recalculer le travail pour la force de frottement de l'air:

c) En régime de croisière, la puissance délivrée par le moteur est égale à la valeur absolue de la somme des puissances de ces deux forces. Quelle est alors la puissance délivrée par le moteur? La comparer à la valeur trouvée à la question précédente.

En tout ça fera à peut près:



donc pour le moteur:



donc ça c'est les travaux, on veut les puissances, il faut à nouveau diviser par le temps, ici on roule à 25m/s sur 500m donc pendant 20s

ce qui fait une puissance moteur:



donc 2.5 fois plus que précédemment

[invite2a6ae9f0]

Une question: comment tu fais pour savoir que il y a 20 secondes dans 25m/s ?

[mamono666]

Une question: comment tu fais pour savoir que il y a 20 secondes dans 25m/s ?

il roule sur 500 mètres, j'ai juste lu.

tout est dans le cours et dans l'énoncé. Les questions sont dans un ordre logique. Si on te demande un truc juste avant, c'est pour l'utiliser juste après.

merci, d'avoir lu mes réponses expo_zgz (si tu vois ce que je veux dire)

[invite2a6ae9f0]

Mais ça na rn à avoir...je sais qu'il roule sur 500 m mais je cmprrend ps comment tu sais que c'est pendaant 20 secondes..si je comprend ps quelq chose sa veut pa dire que je lis ps!! ¬¬

[invite2a6ae9f0]

dans la premiere partie vs m'avez dit que pour 25 m/s, il roulait pendant 200 secondes

[mamono666]

ok, je t'ai peut être mal expliqué. Mais si tu lis correctement l'énoncé, tu veras que cela te semblera plus claire aussi.

Si tu roules à 25 mètres par seconde sur 5 km (ça c'est au début)

Et si tu roules à 25 mètre par seconde sur 500 mètres (ça c'est en deuxième partie)

crois tu que tu vas roulé pendant la même durée?

A vitesse égale, c'est plus long de parcourir 5000m que 500m, non?

pour faire 5000m on met 200 secondes
pour faire 500m on met 20 secondes.

ça ne te parait pas logique?

[mamono666]

dans la premiere partie vs m'avez dit que pour 25 m/s, il roulait pendant 200 secondes

25m/s c'est une vitesse. donc distance divisé par le temps.

revoit ton cours. Si on connait la distance parcouru on déduit le temps.

[mamono666]

Mais ça na rn à avoir...je sais qu'il roule sur 500 m mais je cmprrend ps comment tu sais que c'est pendaant 20 secondes..si je comprend ps quelq chose sa veut pa dire que je lis ps!! ¬¬

25 = 500/ temps

donc temps = 500/25 = 20 secondes

[invite2a6ae9f0]

Oui, c'est logique...dsl j'ai eu une petite confusion avec les données

[mamono666]

Oui, c'est logique...dsl j'ai eu une petite confusion avec les données

personnellement cela ne me gène pas de donner des réponses aux DM. Mais pense à l'avenir au moins à remercier les internautes qui auront pris le temps de te répondre...car tu n'as pas l'air de vouloir commencer à en prendre l'habitude.

Enfin, je dis ça, mais tu fais comme tu veux

[invite2a6ae9f0]

enfin..je préfère me taire parceque sa sert a rien de repondre mais je tien a te dire que c ps la peine que tu me dises que je dois etre plus "agradecida" ( je sais ps le dire en français: c'est quelqu'un qui remerci en tt cas) en sachant moi mm que je dois l'etre....
MERCI

[mamono666]

ok,

de rien

[invite2a6ae9f0]

Et enfin, pour la derniere partie:
3) l'automobile roule maintenant sur une autoroute horizontale, à la vitesse v'= 130km/h
La force de frottement due à l'air dans ces conditions vaut f'=1400 N

a) Calculer la valeur de la puissance de la force motrice dans ces conditions

il s'agit de la force de traction des roues motrices.
On doit donc calculer le travail W de cette force. Mais le travail depend de la force de traction..et de la distance et nous n'avons même pas la distance.
Si on considere que la vitesse est constante..cela voudrait dire que le travail des forces de frottements et le travail de la force de traction se compenserai..non? et on aurai W(f')=W(T)=0
Et la puissance peut etre=0??

b) Comparer cette valeur à celle trouvée à la première question et faire un commentaire.

[invite2a6ae9f0]

ah non!
W(f')=W(T),ce n'est pas égal a 0..mais pour calcluer le travai de la force de frottement on a besoin de la distance non?

[mamono666]

Il faut toujours revenir aux définitions.

Quelle est la différence entre travail et puissance?

comme on l'a vu plus haut, c'est le temps.

Le travail, c'est la puissance fois le temps.

W = P fois T

et la puissance c'est la force fois la vitesse:

P = F fois vitesse.


La question est, quelle est la puissance. Donc on a besoin d'une force et d'une vitesse. C'est bon, on a bien tout ce qu'il nous faut dans l'énoncé.

Si on nous avait demandé le travail il aurait fallu avoir le temps et donc la distance parcouru, mais ce n'est pas le cas.

Donc pour répondre, on met la vitesse en mètres par seconde



(attention, au signe moins car je ne l'ai pas écris, mais il y a le cos(180))

donc la force motrice est l'opposé:



b) en commentaire, je dirais juste qu'il dépense plus d'énergie en roulant à 130 sur du plat qu'à 90 en monter. Comme quoi, il faut pas rouler trop vite

[invite2a6ae9f0]

ok, merci

J'ai une question sur la 2ème partie du DM avec la pente de 10%.
si on prend le triangle, normalemement la longueur...c'est l'hypoténuse ou le cote opposé à l'hypoténuse?
et je voulais te proposer une autre façon de determiner l'angle qui serait à partir d'un produit en croix, mais je retrouve une valeur différente:
c'est à dire que pour une pente de 100%, on aurait un angle de 90º car c'es le maximum, et donc pour une pente de 10% on devrait avoir 90x10/100=9º
et donc on retrouverai une hauteur de 78,2 m.

[mamono666]

ok, merci

J'ai une question sur la 2ème partie du DM avec la pente de 10%.
si on prend le triangle, normalemement la longueur...c'est l'hypoténuse ou le cote opposé à l'hypoténuse?
et je voulais te proposer une autre façon de determiner l'angle qui serait à partir d'un produit en croix, mais je retrouve une valeur différente:
c'est à dire que pour une pente de 100%, on aurait un angle de 90º car c'es le maximum, et donc pour une pente de 10% on devrait avoir 90x10/100=9º
et donc on retrouverai une hauteur de 78,2 m.

la longueur que la voiture parcours est l'hypothénus.

10% ça veut dire ça:




donc pour une pente de 100% tu aurais 100 mètres et 100 mètres ce qui veut dire un angle de 45° et non pas 90.

En faisant le produit en croix ça ne fonctionne pas puisque ce n'est pas proportionnel.

comme tu le vois il faut faire tangente. (opposé/adjacent)