Besoin d'aide devoir Physique

[invite5c97e8cf]

Bonjour à tous, je suis tombé par hasard sur ce site qui m'a l'air complet.Je me remet aux études et j'ai besoin de conseils, de procédure de raisonnement pour ceux qui est des lois physiques.
Donc voilà:
Deux ballons gonflés à l'helium, attachés par des cordes de un mètre de long à une masse m, flottent en équilibre. On répartit sur la surface de chacun une charge q. La masse qu'il faut utiliser pour que le centre des ballons soient écartés de d=60cm est de 5g.
Qu'elles est la force ascensionnelle exercée sur chaque ballon?
On me demande la représentation, jusque l'à OK.
Mais pour calculer les forces je ne sais pas par où commencer. Je ne demande pas la réponse, mais la procédure, les démarches.
Merci d'avance...
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[invite897678a3]

Bonjour,

Je ne comprends rien à cette histoire de "centre des ballons .. écartés de 60cm".
Cela me paraît impossible à dessiner.

Pardon, je viens de "capter" en relisant l'énoncé que les 2 ballons se repoussent mutuellement
car ils sont chargés électriquement (charges électriques de même signe = répulsion)
Cette répulsion s'effectue donc dans une direction horizontale.

En ce qui concerne la force ascensionnelle (des 2 ballons):
On nous a dit qu'ils "flottent en équilibre".
Si équilibre, alors la poussée d'Archimède Pa (dirigée vers le haut) est égale au poids de la masse accrochée aux cordes (P=mg , P et g étants des vecteurs).

Au point d'accrochage de la masse m, on trace la force P vers le bas,
et Pa vers le haut (P et Pa ont des modules identiques).

Il suffit de projeter Pa sur les 2 cordes obliques.

Soient T1 et T2 ces 2 projections obliques de Pa.

Est ce que tu vois ce qu'il faut faire ensuite?

Quel est l'angle formé par une corde et la verticale passant par m ?

Peut-on calculer le sinus de cet angle?

Indice:
chaque ballon est soumis à une force dont la direction est donnée par celle de la corde.
Cette force est opposée à la TENSION de la corde.
Cette force peut être considérée commétant la résultante de 2 composantes:
- l'une horizontale (répulsion des ballons),
- l'autre verticale (Archimède)

[invite5c97e8cf]

Merci pour cette réponse,
j'ai mis en PJ la représentation, je pensais que les forces à calculer sont F1 & F2.
Je me trompe?
En appliquant la formule P=mg (P=5*9.81=49.05 N).
Je dois diviser ce résultat par deux pour avoir la force de chaque ballon?

[invite5c97e8cf]

Si je trace un trait vertical partant du centre de la masse, je peux calculer l'angle en utilisant le Sinus (17.45°).
Mais ce résultat me sert à quoi????

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite897678a3]

Bonsoir,

C'est super ton dessin!
Je ne sais pas faire cela (si tu pouvais m'expliquer ou m'indiquer un lien)

En ce qui concerne l'exercice, il me semble que tu as tout à fait raison: je ne sais pas pourquoi j'étais parti dans des considérations "tordues" concernant le sinus de l'angle (sans doute un réflexe pour calculer la tension de chaque corde, mais c'est inutile dans le cas présent). Dsl!

Si nous n'avions qu'un seul ballon, nous sommes bien d'accord que la force ascensionnelle (donc dirigée vers le haut) exercée par ce ballon serait égale à Pa.

Puisque nous avons 2 ballons, alors chaque ballon exercera une force

Le problème est pratiquement résolu...

MAIS ATTENTION AUX UNITES pour l'application numérique
P et Pa sont des forces exprimées en N
m est une masse exprimée en ???
g est une accélération exprimée en m.s^-2 (dans le cas présent il s'agit de l'accélération dûe à la gravité terrestre - j'utilise généralement g = 10 m.s^-2 mais on doit prendre la valeur de l'énoncé, si elle est précisée).

Et tu dois corriger ton dessin en mettant F1 et F2 dans la bonne direction et en essayant de respecter l'échelle pour la représentation des modules.

Enfin, et avant d'encadrer le résultat, on se vérifie:
il faut vérifier la cohérence du résultat (*)
Si nous avons d'un côté une masse de 5 grammes, il me semble exagéré d'avoir de l'autre côté une force ascensionnelle de 49 N.

Une astuce: une masse de 100 grammes placée dans le champ de gravité terrestre exerce une force d'environ 1 N ,
donc 49 N ...

J'attends le dessin modifié et le bon résultat.

(*) la dernière fois que j'ai écrit cela, j'avais laissé passer une super-bourde!

[invite5c97e8cf]

Merci Ouk A Passi pour ces renseignements,
j'ai donc refait la représentation (pas à l'échelle),
voici mes calculs :
Pa=m.a
Pa=0.005*10=0.05N
F1=F2=Pa/2=0.025N
Que pensez-vous de ces résultats?

En seconde question on me demande quelle est la charge q répartie sur chacun des ballons.

Je suppose que je dois utiliser la loie de Coulomb..

Fq1 = 1/4piE0 * q1.q2/r²

Mais je ne connais ni Fq1, q1,q2.
Comment faire pour calculer Fq1?

[invite897678a3]

Bonjour,

C'est ok pour 0.025N

Pour la suite, nous allons peut-être utiliser (malgré tout) un sinus!

Je pense qu'un autre schéma serait utile :
imaginons que le ballon est un point matériel B (en équilibre) et cherchons quelles sont les forces qui lui sont appliquées.

Je fais le plus facile:

- la Réaction R de la corde (puisque le ballon ne s'envole pas, alors la de la corde le retient!
Monsieur de La Palisse l'aurait dit avant moi).
Nous pouvons donc représenter R en "oblique vers le bas à droite", donc dans la direction de la corde (pas terrible, cette explication).

-mais puisque la corde est tendue, il existe donc une TENSION T (à toi de dessiner)

Imaginons ensuite un repère hortogonal dont le centre passe par B.
Nous projetons la force T selon ses deux composantes sur l'axe des X et celui des Y.

Nous connaissons le module de l'une des composantes ainsi que la mesure d'un angle....

Il n'y a plus de soucis!