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DM de physique sur l'énergie cinétique



  1. #1
    julide

    Exclamation DM de physique sur l'énergie cinétique


    ------

    Bonjour à tous!!

    J'ai besoin de votre aide pour faire mon dm de physique sur l'énergie cinétique.
    J'ai deux exercices:

    Exercice 1:

    Un solide est en A, il est laché sans vitesse initiale sur la piste circulaire AB de rayon R.
    Le solide subit une force de frottement veceur f constante.

    Donnée:
    msolide=1 kg
    g=10 N/kg
    R=1 m
    f=4 N

    1.Quelle est la vitesse du solide en B
    Moi j'ai calculé la vitesse à partir de la formule de l'énergie cinétique, le problème c'est que je trouve une vitesse nulle.
    1/2 Mv²B-1/2Mv²A=mgOB(1-cos90°)
    v²B-v²A=2gOB(1-cos90°)+v²A
    v²B=2*10*1(1-1)+0
    v²B=20*0
    v²B=0
    vB=0

    Je sais que ce résultat n'est pas juste puisqu'il ne me paraît pas cohérent.
    Mais je ne vois pas comment l'on pourrait faire autrement.

    2.A quelle distance de B s'arretera-t-il si la piste se prolonge horizontalement??
    Je ne sais vraiment pas comment il faut faire puisque selon le résultat que je trouve à la question précédente, le solide s'arrête en B.
    Ce qui prouve que le résultat à la question 1 est bien faux.


    Exercice 2:Glissement sur un plan incliné

    Un Palet de masse M=4.5 kg est lancé du point O vers le haut, avec une vitesse initiale V0=4.2 m/s, suivant la ligne de plus grande pente d'un plan incliné de
    θ=12° par rapport au plan horizontal.

    1.On suppose les frottements négligeables. Quelle est la vitesse V1 du palet lorsqu'il a parcouru la distance d1=OA=2.7 m??
    EcA-EcO= W(forces extérieurs)
    EcA-EcO=W(P)+W(Rn)
    Or EcA=1/2 Mv²A et EcO=1/2 Mv²O
    W(P)=mg(zi-zf)
    =mgdsinθ
    =4.5*9.8*2.7*sin12
    =25N

    Donc:
    1/2Mv²A-1/2Mv²O=W(P)+W(Rn)
    1/2Mv²A=W(P)+W(Rn)+1/2Mv²O
    1/2Mv²A=25+0+1/2*4.5*4.2²
    1/2Mv²A =65
    Mv²A=130
    v²A=130/4.5
    v²A=29
    vA= 29
    vA 5.4 m/s

    2.Au bout de quelle distance d2=OB la vitesse du palet s'anneule-t-elle??
    EcB-EcO= w(forces extérieurs)
    Or EcB=1/2 Mv²B et EcO= 1/2Mv²O
    =0 J

    1/2Mv²B-1/2Mv²O=W(P)+W(Rn)
    -1/2Mv²O=mgdsinθ+0-0
    -1/2Mv²O=mgdsin12
    d=(-1/2Mv²O)/(mgsin12)
    d=(-1/2*4.5*4.2²)/(4.5*9.8*sin12)
    d=- 4.33 m

    Ce résultat ne me paraît pas cohérent puisqu'une distance n'est jamais négative.

    3.L'observation montre que la vitesse du palet s'annule en fait au bout d'une distance d=OC=4.05 m.
    Quelle est la valeur f de la force de frottement vecteur f, suppose constante, exercée par le plan sur le palet??
    EcC-EcO = W(P)+W(Rn)+W(f)
    0 - 1/2Mv²O = mgdsin12+W(f)
    W(f) = - mgdsin12-1/2Mv²O
    W(f) = - 4.5*9.8*4.05*sin12 - 1/2*4.5*4.2²
    W(f) = -76.8 J

    W(f) = f*OC*cos(f;OC)
    W(f) = f*4.05*cos0
    W(f) = f*4.05*1
    W(f) = 4.05f
    f = -76.8 / 4.05
    f = -18.96 N

    Je ne suis pas sûr de mes résultats car je ne sais pas si une force de frottement peut-être négative.

    J'ai besoin de votre aide, aidez-moi à corriger mes erreurs svp.
    Merci

    -----

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  3. #2
    Dark Nemo

    Re : dm de physique sur l'énergie cinétique

    Bonjour

    1) le th de l'énergie cinétique ne me semble pas adapté car en effet tu as ommis la force de frottement tu as donc normalement
    donc il n'est pas très utilisable...

    par contre le théorème de l'énergie mécanique est plus adapté

    et calcule la constante avec les conditions initiales...

    2) Pour la seconde question tu devrais utiliser la RFD (2nd loi de Newton - enfin si tu es en terminale) et projeter selon l'axe (z) car en effet tu ne connais pas la force de frottement qui es tangentielle mais tu connais la force de la réacion de la piste sur le solide, égale au poids...
    Dernière modification par Dark Nemo ; 29/02/2008 à 15h33.

  4. #3
    Dark Nemo

    Re : dm de physique sur l'énergie cinétique

    Exercice 2

    Le poids n'est pas moteur mais résistant... donc tu dois le compter négativement

    1) il y a une incohérence dans ton résultat car tu lance vers le haut un solide et il gagne de la vitesse (??)

    2) compter le travail du poids négativement

  5. #4
    Dark Nemo

    Re : dm de physique sur l'énergie cinétique

    3) Oui et non... une force peut etre négative mais c'est un abus de langage...

    Par exemple si je prends on ne peut pas vraiment dire que le poids est négatif car c'est en fait un vecteur en deux dimension qui est orienté vers le bas et comme tu le sais il l'y a pas d'ordre chez les vecteurs; cela dit tu peux toujours dire que et la encore c'est arbitraire car il suffit que tu changes l'orientation des axes pour te retrouver avec une valeur positive...
    Pour ton problème tu dois donc trouver une valeur positive puisque quand tu fais un produit scalaire c'est en fait la norme d'un vecteur fois la norme de l'autre fois le cos de l'ange... l'erreur est que l'angle entre la vitesse et la force n'est pas de 0 mais de et ... en effet souviens toi toujours que les force de frottement sont OPPOSEES a la vitesse... tu trouves bien une valeur positive... voila sinon le calcul me semble juste...

  6. #5
    julide

    Red face Re : dm de physique sur l'énergie cinétique

    Merci beaucoup pour votre réponse, mais il y a une chose que je ne comprend pas pourquoi doit- on prendre le cosinus de pi??

    Merci encore

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Dark Nemo

    Re : DM de physique sur l'énergie cinétique

    Me revoila désolé pour la lenteur de la réponse, en fait tu veux calculer la valeur du travail de la force de frottement pour pouvoir en extraire la valeur de la force de frottement...
    Donc tu appliques la formule:

    et en fait ton vecteur est orienté non pas vers A mais vers O puisqu'il s'oppose au mouvement de O vers A ainsi tu as d'ou la le signe "-" qui disparait...

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