forces et vitesse

[inviteefb67a49]

bonjour j'ai un exercice à faire mais je bloque sur une question j'ai fait des recherches sur tout ce qui pouvait me servir pouvez me donner une indication svp merci!

dans un stand de fête foraine, une masse m=5kg, assimilable à un point matériel, est placé sur des rails horizontaux, de longueur AB. En B, les rails horizontaux sont prolongés par des rails inclinés d'un angle alpha par rapport à l'horizontale.
Pour tester sa force musculaire, une personne pousse cette masse pendant une durée t=1s avec une force F constante et horizontale.


a) déterminer la nature du mouvement de la masse, en supposant qu'elle glisse sans frottement sur les rails en partant de la position de repos.

réponse:
je pense que la réponse est un mouvement uniforme car les forces de frottements n'existent pas et de plus F est constante.

b)Sachant qu'à la fin de la période de lancement la masse m se déplace avec une vitesse de 6m.s-1, calculer la valeur de la force F appliquée.

réponse:
pour trouver la réponse je me suis dit que les forces existantes sont P le poid de formule P=mg, R la réaction des rails sur la masse mais R=-P donc la seule force qui agit vraiment est la force F.
ensuite jai fait un repèreen prenant l'origine le centre d'inertie de la masse donc P est négatif car dirigés vers le bas donc P=-5*9.8=-49N
et donc R=49N
F = Fx+Fy or Fy est nulle donc F=Fx mais je n'arrive pas justement à trouver Fx.

et ensuite je me suis dis que la somme de toutes les forces=m.a
donc F=ma
la vitesse est de 6m.s-1 donc il serait facile de calculer a mais je n'arrive pas à toruver les coordonnées en fonction du temps
et aussi je pense qu'il faut se servir du fait que c'est un mouvement rectiligne uniformément varié MRUV donc x= ao*(t²/2)+ Voxt+ xo.
voilà est ce que quelqu'un pourrait m'éclairer svp!!!
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[obi76]

a) déterminer la nature du mouvement de la masse, en supposant qu'elle glisse sans frottement sur les rails en partant de la position de repos.

réponse:
je pense que la réponse est un mouvement uniforme car les forces de frottements n'existent pas et de plus F est constante.

FAUX ! Tu applique une force constante, donc son accélération est constante (F = ma) ! C'est donc un mouvement rectiligne uniformément accéléré.

b)Sachant qu'à la fin de la période de lancement la masse m se déplace avec une vitesse de 6m.s-1, calculer la valeur de la force F appliquée.

réponse:
pour trouver la réponse je me suis dit que les forces existantes sont P le poid de formule P=mg, R la réaction des rails sur la masse mais R=-P donc la seule force qui agit vraiment est la force F.
ensuite jai fait un repèreen prenant l'origine le centre d'inertie de la masse donc P est négatif car dirigés vers le bas donc P=-5*9.8=-49N
et donc R=49N
F = Fx+Fy or Fy est nulle donc F=Fx mais je n'arrive pas justement à trouver Fx.

et ensuite je me suis dis que la somme de toutes les forces=m.a
donc F=ma
la vitesse est de 6m.s-1 donc il serait facile de calculer a mais je n'arrive pas à toruver les coordonnées en fonction du temps
et aussi je pense qu'il faut se servir du fait que c'est un mouvement rectiligne uniformément varié MRUV donc x= ao*(t²/2)+ Voxt+ xo.
voilà est ce que quelqu'un pourrait m'éclairer svp!!!

Ben pour la fin ta reflexion est parfaite. Tu as F = ma, donc a = F/m, donc v = F/m * t. t est la durée pendant laquelle tu as appliqué la force, ici c'est donc 1s.

La masse de l'objet est de 5kg, tu as donc 6m.s-1 = 1*F/5. F = 30N donc...

Voilà voilà, en tous cas à peu de choses près tu y étais.

Cordialement

[inviteefb67a49]

merci c'est très gentil!! merci beaucoup pour ton aide mais je voulais juste svaoir comment tu avais fait pour passer de a= F/m à V= F/ (mt)
enfin cela doit etre facil mais je suis un peu béte car v c'est la vitesse et a c'est l'accélération

[obi76]

Ben la question c'est : en quelle classe tu es...

Enfin bref par intégration (tant pis si tu ne connais pas, garde ça dans un coin ^^), tu as le lien entre l'accélération, la vitesse et la position :

v = a*t + v0
x = a t²/2 + v0 t + x0 (c'est la formule que tu as donné au dessus).

Valà valà ^^

[A voir en vidéo sur Futura]

[hterrolle]

comment tu avais fait pour passer de a= F/m à V= F/ (mt)

non c'est v = (F/m) * t ou a = (Ft)/m

faut faire un peut d'effort audreyv06

[inviteefb67a49]

a oui je pense avoir compris on a pas encore fait les intégrations mais avec les formules je crois que j'ai compris merci beaucoup!
est ce que tu pourrais me corriger la suite si tu peux bien sur?

c) calculer la distance de lancement AB et le travail effectué par cette personne.

réponse:
v=d/t donc d=v*t or t=1s donc d=v=6m
donc W= F* AB = 30*6 = 180 J


d) Arrivée en B, la amsse doit s'élever sur un plan incliné d'un angle alpha=30° par rapport au plan horizontal. En supposant les frottements négligeables et le plan incliné suffisamment long, quelle longueur devrait parcourir le mobile sur le plan incliné jusqu'à ce que sa vitesse s'annule?

réponse:
quand la masse monte sur les rails elle s'est soumis plus qu'à la force du poids. donc d'après le théorème de l'énergie cinétique on a:
Ecb-Eca=Wp
or Ecb est nul car la vitesse doit s'annuler et le travail du poind est négatif car dirigé vers le bas donc
-Eca= -Wp
Eca=Wp donc 1/2*m*v²= mgBC*sin30
donc BC= (1/2*m*v²)/(mg*sin30) donc BC= v²/(2g*sin30) donc BC est environ égal a 3.67m

e) en réalité, on constate qu'il parcourt une distance BC=l1=3m le long du plan incliné. En supposant que les frottements sont équivalents à une force unique f parallèle au plan incliné et dirigée en sens contraire du vecteur vitesse v, calculer la valeur de l'intensité de f

BC=3m donc Wp= 5*9.8*3*sin30= 73.5J
donc Eca=Wp+Wf
donc Wf= Eca-Wp= 90-73.5=16.5 mais vu qu'elle est de sens contraire le travail est négatif donc -16.5J
Wf=f*BC*sin30 donc f= (Wf)/(BC*sin30)=-11 N

[obi76]

a oui je pense avoir compris on a pas encore fait les intégrations mais avec les formules je crois que j'ai compris merci beaucoup!
est ce que tu pourrais me corriger la suite si tu peux bien sur?

c) calculer la distance de lancement AB et le travail effectué par cette personne.

réponse:
v=d/t donc d=v*t or t=1s donc d=v=6m
donc W= F* AB = 30*6 = 180 J

Non plus ^^ mais c'est comme ça qu'on avance
La vitesse de ton objet n'est pas constant (son accélération si, mais v = a*t, la vitesse dépend bien du temps).
Justement c'est là que tu utilise s la formule que tu as donné en énoncé : x = a t²/2 + v0 t + x0
initialement le solide est en x0 = 0 (tu place ton repère là ou est l'objet initialement).
v0 = 0 aussi (il bouge pas avant que tu le lances), donc x(t) = a t²/2.
Au dessus tu as vu qu'on le lance pendant 1s, que l'accélération est de 6m.s^-2, donc x(1s) = ...?
Pour le travail c'est effectivement F*AB, mais ton AB est faux.

d) Arrivée en B, la amsse doit s'élever sur un plan incliné d'un angle alpha=30° par rapport au plan horizontal. En supposant les frottements négligeables et le plan incliné suffisamment long, quelle longueur devrait parcourir le mobile sur le plan incliné jusqu'à ce que sa vitesse s'annule?

réponse:
quand la masse monte sur les rails elle s'est soumis plus qu'à la force du poids. donc d'après le théorème de l'énergie cinétique on a:
Ecb-Eca=Wp
or Ecb est nul car la vitesse doit s'annuler et le travail du poind est négatif car dirigé vers le bas donc
-Eca= -Wp
Eca=Wp donc 1/2*m*v²= mgBC*sin30
donc BC= (1/2*m*v²)/(mg*sin30) donc BC= v²/(2g*sin30) donc BC est environ égal a 3.67m

Exactement ^^

e) en réalité, on constate qu'il parcourt une distance BC=l1=3m le long du plan incliné. En supposant que les frottements sont équivalents à une force unique f parallèle au plan incliné et dirigée en sens contraire du vecteur vitesse v, calculer la valeur de l'intensité de f

BC=3m donc Wp= 5*9.8*3*sin30= 73.5J
donc Eca=Wp+Wf
donc Wf= Eca-Wp= 90-73.5=16.5 mais vu qu'elle est de sens contraire le travail est négatif donc -16.5J
Wf=f*BC*sin30 donc f= (Wf)/(BC*sin30)=-11 N

Là c'est tout bon sauf la dernière ligne.
Tu as fait une étude énergétique ici, et tu as calculé la "perte" d'énergie (en fait le travail de la force de frottement).
Le travail de cette force (qui est colinéaire à la trajectoire) est de F*AB. peu importe l'angle que l'on considère, son travail sera de 3m*F, le sin(30) n'intervient pas pour le résultat (en fait cet force en dépend mais on te demande de l'estimer pour cet angle, pas de trouver une loi empirique ^^).

En espérant que tu as bien tout compris ^^

Cordialement

[cedbont]

Bonjour,

ahhh lala !

Pour la c, rappelle-toi que le mouvement est uniformément accéléré : la vitesse change. Donc il faut te servir de la formule que tu as citée pour obtenir la position grâce à l'accélération... Tu auras la distance de poussée et ensuite tu appliques bien la frmule que tu as utilisée pour trouver le travail fourni.

Pour la d, le principe est bon (je n'ai pas vérifié l'application numérique).

Pour la e, c'est dommage : tout allait bien jusqu'à la dernière ligne ! Pourquoi mets-tu un sin30 ? La force et le trajet parcouru snt colinéaires.

PS : évite de dire dans tes raisonnements "mais vu qu'elle est de sens contraire le travail est négatif donc" : ça ne fait pas très rigoureux.

edit : lappé par obi76 !

[inviteefb67a49]

a merci beaucoup!! j'invnete parfois des trucs parce que je pense que c'est ça mais bon aparemment je délire lool encore merci vraiment pour tout!
ton aide m'a été très précieuse!!!
par contre Wf=3mF euh en fait je vois pas trop parce que Wf=f*BC enfin je sens que je me suis encore enbrouillée

[inviteefb67a49]

ok je vais enlever cette phrase! merci !!

[hterrolle]

Salut,

en fait reli bien l'ennoncé c). Il parle du travail fourni par la personne.

se qui tu as fait en ecrivant

W= F* AB = 30*6 = 180 J

c'est multiplié la force de la masse en mouvement (30 N) par la distance parcouru. Ce que tu dois calculer c'est la travail fourni par la personne pour faire en sorte qu'un masse de 5 kg est une force de 30 N.

je te donne pas le reponse

[inviteefb67a49]

la personne pousse une masse de 5kg et donc doit fournir une certaine force 30N.
pour calculer le travail il faut calculer cette force sur tout le déplacement non?

[mamono666]

si la force est constante, le travail entre A et B sera:



donc il faut la "connaître" sur tout le déplacement.

[hterrolle]

non audrey pour calculer le travail il fut avoir une notion du travail. Se qui semble te manque puisque seul les reponses t'interessent.

réfléchi un peut et tu vas voir qu'il n'y a rien de vraiment compliqué. Se qui est rellement compliqué c'est d'apprendre a réfléchir et a mettre ses penses en ordres.

a tout a l'heure.

[obi76]

non audrey pour calculer le travail il fut avoir une notion du travail. Se qui semble te manque puisque seul les reponses t'interessent.

réfléchi un peut et tu vas voir qu'il n'y a rien de vraiment compliqué. Se qui est rellement compliqué c'est d'apprendre a réfléchir et a mettre ses penses en ordres.

a tout a l'heure.

là dessus je ne suis pas d'accord, il faut admettre qu'elle a eu une démarche qui sort de l'ordinaire (ne vois pas là un reproche, au contraire ^^) pour trouver ses réponses. Son raisonnement est rigoureux, ce qui lui manque c'est "juste" l'interprétation physique des formules qu'on lui donne... ce qui semble venir

Cordialement

[inviteefb67a49]

merci beaucoup! je ne suis pas là juste pour avoir les réponses mais pour aussi apprendre à voir comment il faut résonner et voir si je suis pas sur une mauvaise piste. Pour moi le travail d'une force en ici le travail effectué par la personne est constante et horizontale . donc cette personne a une force sur un déplacement AB pendant une durée de une seconde. étant donné que nous avons calculer cette force qui est de 30N il parait normal de calculer son travail sur le déplacement AB car elle est constante

[obi76]

Le travail d'une force c'est beaucoup plus général que ça, c'est la projection de la force sur la trajectoire.

Par exemple un satellite en orbite circulaire aura sur lui une force de gravité qui s'exerce (logique), mais cette force ne travaille pas car TOUJOURS perpendiculaire à son vecteur vitesse.
On peut en déduire que sa vitesse (le module de son vecteur vitesse pour être exact) est constante.
Si le plan est incliné et que la force s'exerce parallèlement à la trajectoire, qu'il soit incliné ou pas importe peu sur le travail de celle-ci.

pour tes exercices, le fait qu'il soit incliné ne joue que sur la gravité (justement tu fais varier la projection du vecteur poids sur la trajectoire, ce qui permet de sortir des exercices un peu plus originaux qu'un caillou qui tombe du haut d'une falaise )

[inviteefb67a49]

ok merci beaucoup!