Probleme de comprehension Newton

[invitece741bb2]

Bonjour,

Un homme pousse une voiture sur un terrain plat à une vitesse constante de 2,0 m/s en appliquant une force horizontale de 243 N. Quelle est la force totale agissant sur la voiture dans la direction opposée, y compris le frotement de la chaussée et la resistance de l'air?

a) Un peu plus de 243 N
b) Exactement 243 N
c) Un peu moins de 243 N

Je serai porté à répondre c) car, pour que la voiture se déplace, il faudrait une force résultante plus grand que 0 vers la droite (en supposant que la force appliquée est appliquée vers la droite). Sauf que le corrigé indique que b) est la bonne réponse.

Des explications s'il vous plait?

Merci
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[BioBen]

La clé de la réponse se trouve là :

à une vitesse constante de 2,0 m/s

Que te dit la 2eme loi de Newton ?

[invitece741bb2]

Humm
Mais il me semble qu'il faut continuellement fournir une force a la voiture pour qu'elle puisse contrer la force de frottement.

Nous fournissons une force de 243 N et la force de frottement est de 243 N

Cela implique-t-il que:

a) La voiture ne bouge pas (c'est ce qui fait le plus de sens dans mon esprit )
OU
b) La voiture n'accélère pas mais peut bouger (mais si elle bouge, c'est qu'il y a une force qui la fait bouger non????? or la resultant est nulle).

Les forces causent une acceleration et, comme l'acceleration est egale a 0 m/s^2, alors la force résultante est nulle. Mais j'ai de la misère à... concevoir? le fait que cette force est justement nulle. En fait, dans ma tete c'est comme ca: comme le frottement est toujours present, il faut continuellement fournir une force constante plus grande que le frottement et dans la direction opposée pour que l'acceleration reste constante.

[BioBen]

a) La voiture ne bouge pas (c'est ce qui fait le plus de sens dans mon esprit )

Non, ca implique, d'après la seconde loi de Newton (j'imagine que c'est exactement ca dont tu parles en cours) :
Somme(F)=ma=mdv/dt=0 donc que l'acceleration, qui est la variation de vitesse, est nulle. Donc que la vitesse est constante. Une vitesse constante, ca signifie que la somme des forces est 0, je pense que tu as bien compris ca mathématiquement, mais que "physiquement" , ca te semble contre intuitif. C'est parce que tu pense du point de vue du bonhomme et non de la voiture.

comme le frottement est toujours present, il faut continuellement fournir une force constante plus grande que le frottement

Non, car tu as déja acquis une certain vitesse.
Mets toi dans la voiture. Comme la vitesse est constante, si tu fermes les yeux, c'est comme ci tu étais à l'arrêt, au repos (c'est le principe de galilée, tu as du le voir en cours, et il est facile à le mettre en évidence dans un avion par exemple : impossible de te rendre compte que tu vas à 800km/h -tant que l'avion garde la même vitesse-). Or à l'arret tu es bien d'accord que toutes les forces s'annulent, et bien là aussi.

C'est ca le principe de galilée : le mouvement rectiligne uniforme (c'est à dire aller à vitesse constante) est comme l'état de repos, on ne peut pas les différencier.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Relativ...alil%C3%A9enne

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitece741bb2]

Merci bioben, c'est deja plus clair

Je n'ai pas de probleme avec ce concept lorsqu'il est question d'un environnement sans friction, sans frottement, sans resistance de l'air.

Mais dans un environnement avec friction et frottement, j'ai plus de difficulte a accepter.

Donc, lorsqu'un objet n'accelere pas, sa resultante est nulle, et comme nous fournissons une force de 243N et la vitesse de la voiture constante, pour que la resultante soit nulle, le frottement doit egalement etre de 243 N

Une question: si on considere que sa vitesse est constante, comment la voiture continue-t-elle a avancer, si ce n'est pas en raison d'une force?

Merci!

[BioBen]

Une question: si on considere que sa vitesse est constante, comment la voiture continue-t-elle a avancer, si ce n'est pas en raison d'une force?

Une force ne fait que varier la vitesse.
Une fois que tu as une vitesse, pour la conserver il suffit que les forces qui s'appliquent sur toi s'annulent.

Prenons l'exemple de l'avion, qui je pense sera plus simple.
Tu es dans l'avion.
*Au début tu es à l'arret, tranquil tout va bien, aucune force horizontal ne s'applique sur l'avion, facile quoi
*Décollage, là tu sens que ca pousse (l'avion accelere), donc la somme des forces est différente de 0.
*Vol de croisière : tu ne peux pas savoir que tu es en vol. Tu envoies un avion en papier à ton voisin, tu manges ton dejeuner, tu cours dans les allées, tout comme se passe comme si tu étais au sol, à l'arret, comme au début.
Et pourtant l'avion est soumis à deux forces : la poussée du moteur, et les frottements de l'air. Mais ces deux forces s'équilibrent exactement.

Lis le lien que j'ai donné dans le précédent message sur le principe de galilée, c'est un point fondamental en physique, quel que soit le niveau d'étude.

[invitece741bb2]

merci beaucoup bioben, tout est tres clair désormais.

ayant fait une dizaines d'exercices sur le sujet, je me bute maintenant a un probleme qui ne m'a pas l'air simple du tout:

Une rondelle d'acier a une masse de 0,50kg. Elle se deplace en ligne droite sur coussin d'air à une vitesse de 2,4 m/s jusqu'à ce qu'elle heurte un elastique tendu entre deux tiges. L'elastique exerce une force moyenne de 1,4 N sur la rondelle pendant 1,5 s. Quelle est la vitesse finale de la rondelle?

Voici comment j'ai raisonné:

1. L'elastique va projeter la rondelle dans la direction inverse a laquelle elle l'a heurté. Donc juste avant de quitter l'elastique, la vitesse de la rondelle est de 0 m/s.

Donc:
a = F/M = 1,4/0,5 = 2,8 m/s^2
vitesse finale = vitesse initiale + a * delta t = 0+2.8*1,5= 4,2 m/s

Or je n'ai pas utilisé la donnée 2,4 m/s.

La reponse dans le corrigé est de 1,35 m/s

Comment s'y prendre?

Merci beaucoup

[invite82fffb5c]

Pourquoi as tu pris Vinitiale = 0 ?

Et es tu sur du signe + dans la formule vitesse finale = vitesse initiale + a * delta t. Si tu présente tous ça vectoriellement oui, en projetant l'expression tu n'auras pas ça tout à fait...

Le réponse est me semble t'il 1.4 m.s-1 et pas 1.35 m.s-1, bizarre bizarre...

[invitece741bb2]

Hmmm, jy pense...

L'elastique provoque une deceleration de 2,8 m/s^2 de la rondelle, et ce, pendant 1,5 secondes

est-ce bien ca?

DONC
vitesse initiale = 2,4 secondes
acceleration = -2.8 m/s^2 (car il me semble que la rondelle se dirigiera dans la direction opposée)

vitesse finale = vitesse initiale + a *delta t
vf = 1,4 secondes + (-2.8*1.5) = -1,8 m/s

DONC 1,8 m/s dans le sens opposé

Que faire?

Merci

[invitece741bb2]

En feuilletant dans le livre, je vois qu'on parle de la 3ieme loi de Newton et de l'impulsion.

Cet exercice ce resout-il par les 2 premieres lois de Newton uniquement?

Merci

[invite82fffb5c]

Excuse moi je me suis trompé ici :

Le réponse est me semble t'il 1.4 m.s-1 et pas 1.35 m.s-1, bizarre bizarre...

C'est effectivement 1.8 m.s-1, en tout cas c'est ce que j'aurais dis. Par contre, comprends pas le 1.35 m.s-1 du corrigé.

[invitece741bb2]

Je ne comprends quand meme pas pourquoi la vitesse ne serait pas 0 m/s.

Je m'imagine la situation: lorsque la rondelle heurte l'elastique, elle etire l'elastique. lorsqu'elle arrete d'etirer l'elastique, c'est a dire lorsque la vitesse de la rondelle est de 0 m/s, l'elastique replique avec une force 1,4 N.

[invitebfbf094d]

En feuilletant dans le livre, je vois qu'on parle de la 3ieme loi de Newton et de l'impulsion.

Cet exercice ce resout-il par les 2 premieres lois de Newton uniquement?

Merci

Non tu te sers de la 3 eme pour trouver la décélération subit : .

Pour les schémas, il vaut mieux le faire ainsi : à t=0 lorsque le fil arrive à une vitesse de 2,4 m.s et touche exactement l'élastique qui n'est pas encore étiré.

Un deuxième schéma si tu veux, mais pas nécessaire où la rondelle a une vitesse nulle : c'est le deuxième schéma que tu as montré, sauf que la portion de l'élastique qui est au contact avec la rondelle aurait la forme courbe de la rondelle, et non en pointe.

Un troisième schéma où la rondelle fait demi-tour, et la je pense que, contrairement à ton schéma, l'élastique serait encore au contact avec la rondelle, puique c'est justement un élastique et qu'il reprend sa forme initiale non tendue.

Pour la réponse, c'est peut-etre -1,8 m/s la bonne: un livre peut aussi faire des erreurs

Une question intéressante liée au problème :tu peux chercher à partir de quand la rondelle fait son demi-tour, autrment dit la situation présentée dans ton deuxième schéma.

[b@z66]

Excuse moi je me suis trompé ici :


C'est effectivement 1.8 m.s-1, en tout cas c'est ce que j'aurais dis. Par contre, comprends pas le 1.35 m.s-1 du corrigé.

Effectivement, le raisonnement est bon et le résultat doit être 1.8. Donc, deux solutions au choix pour toi:
-soit une des données numériques de départ est fausse et cela expliquerait donc que l'application numérique soit fausse aussi.
-soit il y a une erreur dans le bouquin et cela peut très bien aussi être possible (je parle en connaissance de cause pour en avoir souvent trouvé dans des bouquins de bibliothèques et m'être inutilement cassé la tête dessus).

[invitebfbf094d]

Non tu te sers de la 3 eme pour trouver la décélération subit : .

Enfin, je me trompe, si la troisième loi est celle de l'égalité de l'action de la réaction en norme. Enfin peu importe de savoir s'il faut ou pas utiliser toutes les lois, mais celles qui sont utiles