aide DM de physique

[invite530054e1]

Bonjour , je suis face à un problème du type " L'enfant et la luge "

Sur une pente de 5% , soit sin(alpha)=0,05 , un enfant tire une luge avec une force F de valeur 12N , à l'aide d'une corde faisant un angle (bêta) de 30° avec la pente . La masse m de la luge est égale à 8kg.

1. Réaliser le schéma de cette situation en représentant le système de la luge par son centre d'inercie G . Representer sur ce schema toutes les forces extérieures au systeme .
2.Calculer le travail effectué par l'enfant ainsi que le travail du poid de la luge au cours du déplacement de 100 m le longde la pente , dans le sens de la montée .
3. On suppose que ce déplacement a lieu a une vitesse constante durant 3 minutes . Calculer la puissance moyenne dévellopée par l'enfant poureffectuer ce déplacement.
4.Calculer le travail de la force de frottement f s'exerçant sur la luge.

Donnée: g = 10 N.kg-1



J'ai repondu à la premiere question en fesant apparaître les forces:
- P poid du systeme
- F travail de l'enfant
- R réaction du sol ( composée de Rn + f )

C'est à la seconde question que je bloque .
En effet , on me demande de calculer le travail de l'enfant, ce que je sais faire , mais je n'arrive pas à isoler la valeur de Fx pour ensuite faire mon calcul , une fois que j'ai fait mon systeme d'axes.


Merci d'avance pour votre aide
-----

[invite530054e1]

En fait , maintenant que j'ai passé du temps suplémentaire là dessus , je crains de n'avoir pas pris le bon chemin , puisqu'on a dèjà F = 12N , mais lorsque je vais plus loin dans mes calculs , je trouve que le travail de l'enfant est égal à 1,05 Joules , et celui du poid à -10,47 Joules

Dans la question 3 , je trouve P(F) = F.L.sin(alpha)/(delta)t = 1,05 Watt
Et la question 4 que je n'arrive toujours pas à résoudre ...


Est-ce normal ?

[invite8bc5b16d]

bonjour,

l'important dans ce type de pb c'est le choix du repere : prend l'axe des abscisse selon la pente, si ce n'est pas ce que tu as fait...cela va simplifier grandement les calculs...
dans ce cas une petite relation de trigonométrie et tu as Fx...
sinon n'oublie pas que tu peux utiliser comme formule : W(A->B) = ||F|| * AB * cos(AB,F) (ce qui revient au meme puisque ||F||*cos(AB,F) correspond à Fx )

je te laisse regarder la suite pour nous dire où tu bloques...

[invite530054e1]

Merci , je m'en suis rendue compte juste après ,regarde d'ailleurs le second message que j'ai posté .
Désolée .

Mais pourriez vous m'aider pour la suite ? (cf: message#2 )

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8bc5b16d]

es-tu sur de tes calculs ?

pour le travail de l'enfan je trouve :
W = 12*100*cos(30°) = 1039 J
pour le poids W = 8*10*(-5) = -400 J

pour la puissance, on a la formule P = W/delta(t) (la plus simple a utiliser ici)
ou P = F.v (F et v en vecteurs) (plus longue ici puisqu'il faut determiner la vitesse etc..)

pour la question 4, on va utiliser la formule W = -f*distance parcourue
il te faut donc f
pour la déterminer, il faut que tu appliques la relation fondamentale de la dynamique (ou newton, je ne sais pas comment vous l'appelez) que tu projettes sur l'axe des abscisses, en n'oubliant pas que par hypothèse la vitesse est constante...
je te laisse faire le calcul pour voir si tu as compris

[invite530054e1]

En effet tes calculs sont plus logiques , j'avais utilisé sin0,05 dans les miens ... Et oui , c'est bien les lois de Newton ^^ .
Mais j'ai toujours du mal avec la 4° question , je ne vois pas comment on deduit f par la projection sur les axes étant donnée qu'on a seulement la valeur de F (12N) , meme en utilisant mes precedants exercices et mon cours ... =s
Encore désolée , je suis confuse de bloquer sur des choses qui apparemment sont simples comme bonjour .

[invite530054e1]

pour P(F) , une fois les calculs effectués :
P(F) = W/(delta)t = 1039 / 180[3minutes en sec] = 5,77 Watt
le resultat me parrait faible tout de meme , je ne trouve pas ça très logique ...

je n'ai toujours pas réussi a déduire la valeur de f , mais en théorie , le calcul de W(f) donne bien - f * distance , donc , elle donne ||-f||.||AB||.cos (alpha) ( f et AB vecteurs)
c'est bien cela non ?

[invite8bc5b16d]

c'est vrai que la puissance est faible, mais apres tout il met du temps pour monter et il exerce pas une force tres élevée (12N c'est à peine la force qu'il te faut pour soulever une bouteille d'eau...), donc pourquoi pas...


pour la formule du travail de f c'est bien ce que tu ecrit, avec cos(alpha) = -1 edit : attention ici alpha designe l'angle entre f et AB, pas l'angle de la pente !

pour avoir f en projetant sur ux on a :

-f + Fx - Px = 0

avec Fx et Px les composantes de F et P selon ux, soit
Fx = F*cos(30°)
Px = P * 0.05

[invite530054e1]

je viens de le trouver sur l'instant , juste avant d'ouvrir la fenetre , ca confirme mon resutat , mais , tu es sur que c'est seulement Px= P*0,05 , il n' y a pas un cos ou sin devant 0,05 ?
personellement j'ai mis sin 0,05...

[invite8bc5b16d]

je viens de le trouver sur l'instant , juste avant d'ouvrir la fenetre , ca confirme mon resutat , mais , tu es sur que c'est seulement Px= P*0,05 , il n' y a pas un cos ou sin devant 0,05 ?
personellement j'ai mis sin 0,05...

c'est sin de l'angle entre le poids et la pente, qui est égal à l'angle de la pente, dont tu dis que sin(alpha) = 0.05 : le sinus est donc deja pris en compte dans cette valeur numerique

[invite530054e1]

a ouiii !
vive les énoncés mal lus

merci beaucoup a toi pour ton aide