Force et mouvement (au ski!)

[invite9bd821ee]

Bonjour,

J'ai un exercice à faire mais je n'ai pas réussi les 1eres questions (1 et 2). J'ai vraiment réfléchi et je sais que ce ce n'est pas à vous de le faire mais pouvez-vous m'indiquer la méthode précise à suivre?
Pierre est en train de remonter à ski une pente enneigée à l'aide d'un tire-fesses. Le poids de Pierre est P=650. Le tyire-fesses est animé d'une vitesse uniforme v= 1.5 m/s.

1) Détermeiner la tension de la canne du tire-fesses.
2) Déterminer la valeur de la réaction du sol.

Indication:
La réaction du sol est perpendiculaire à la canne; et l'angle entre le poids et la réaction du sol est de 145°

Merci!!
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[invitec6639b09]

Fais un dessin où tu dessine les forces cela t'aidera a appliquer la loi de la dynamique de Newton ..... sachant que la vitesse est constante ... l'accéleration est simple à calculer ^^

[calculair]

Imagine ton skieur sur la pente mais sans le tire fesse

Le poids peut être projeté sur un axe parallèle à la pente et un axe perpendiculaire au sol ( ou à la neige ).

La composante parallèle à la pente est la force qui va faire glisser le skieur vers le bas de la pente. Cette composante devra être équilibrée par la traction du tire fesse

La composante perpendiculaire au sol sera compensée par la réaction de la neige si le skieur ne s'enfonce pas dans la poudreuse.

Cela te parait clair ?

[invite9bd821ee]

Merci pour vos réponses: j'ai fait un dessin et j'ai compris les différentes forces qui s'exerçaient sur le skieur. Maintenant, ce qui me pose problème, de de répondre aux questions, je n'ai aucune idée du calcul à faire!
Merci!

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Si ton dessin est juste, ce n'est plus un problème de physique.

Cela devient un problème de géométrie ou de trigonometrie...... pour calculer la longueur des vecteurs ( il faut dire les modules et les directions des differentes forces )

J'espère que ça va aller.......

[invite9bd821ee]

D'accord, mais comment me servir des chiffres donnés? en effet, il me paraît difficile de trouver une force en Newton avec une seule valeur (650 N), comment puis-je faire?

EDIT: Mon dessin est juste, car je me suis aidée du dessin déjà commencé de l'énoncé!

[calculair]

Le problème peux à priori ce resoudre graphiquement avec une règle graduée et un rapporteur.

Cela sera sans doute moins précis que le calcul avec toutes les decimales, mais physiquement le résultat devrait être satisfaisant si tu fais un dessin assez grand et soigneux, Il y a toutes les données dans l'énoncé et sans doute plus qu'il n'en faut.......

Si tu as fait le dessin ton problème est donc résolu graphiquement

[invite9bd821ee]

Ce serait une solution possible, mais ce n'est sûrement pas ce qu'attend mon prof: toujours des calculs... :-S

As-tu une autre solution possible?!

[sitalgo]

Tu as la force vers le bas (poids), vu qu'il n'y a pas d'accélération et qu'on néglige les frottements, les deux autres force doivent donc compenser celle du bas. Or tu as leur direction, la résultante de ces deux forces doit être égale et opposée à celle du bas.
Maintenant si tu n'y arrives pas tu sera privé(e) de portable.

[calculair]

Si la construction est possible, le calcul l'est aussi....

il faut sans doute utiliser un peu trigonometrie.

je ne vois pas ce qui te bloque....

[invite9bd821ee]

Le problème c'est que je ne sais comment utiliser les chiffres (650 N et 1.5m/s), c'est tout simplement celà qui me bloque: comment avoir un résultat en N avec ses unités?!

[CM63]

Tu as une 3^ième donnée : l'angle de la pente (qui ne serait pas 45 degrès, plutôt que 145 ?).

[invite9bd821ee]

Non... le problème, c'est que ce n'est pas l'angle de la pente... c'est l'angle entre le poids et la réaction du sol (145° )

Alors... comment faire?!

[calculair]

La réaction du sol est perpendiculaire au sol,

[CM63]

Non, la réaction du sol est parallèle au sol, collinéaire au câble du tire-fesses, mais de sens inverse. Donc l'angle entre la réaction et le poids ne peuvent être supérieurs à 90°.

[calculair]

Non, la réaction du sol est parallèle au sol, collinéaire au câble du tire-fesses, mais de sens inverse. Donc l'angle entre la réaction et le poids ne peuvent être supérieurs à 90°.

Pas possible.... Quelle force s'oppose au poids pour eviter que le skieur s'enfonce dans la neige, puis après avoir traversé la couche de neige dans le sol.....

Il faut quelque part une force qui maintienne le skieur sur la neige...

[CM63]

Oui mais la force qui nous intéresse c'est celle qui freine les ski, c'est pas celle qui empèche le skieur de s'enfoncer dans la neige. Cette force est exactement opposée à la force de tirage du tire-fesses.

[invite9bd821ee]

En fait, la réaction du sol est perpendiaculaire... à la canne!

Bon, je reporte le problème à demain, si vous avez des idées, elles seront les bienvenues!!

Merci de votre aide!

[calculair]

Cela serait sympa si tu me faits un schéma montrant les differentes forces

La force qui freine le skieur ( ou la force qui a tendance à le faire glissr vers le bas de la pente ) est la projection du poids sur la surface inclinée du sol;

cette force que le tire fesse doit compenser

[CM63]

Oui, c'est ça. Donc la force qui freine le skieur fait un angle inférieur à 90° avec le poids : elle a une composante verticale dans le même sens que le poids.

[calculair]

Avec une perche du teleski parallele à la pente du terrain, la force du telessiege est opposée à la composante du poids parallèle a la pente.

Si ce n'était pas le cas il aurait fallu projeter la force de traction sur la direction de la pente du terrain.
Les autres composantes se combineraient avec les reactions du sol

Le cas limite c'est si la perche est parallèle au poids..... le tire fesse reduirait la pression du skieur sur le sol mais ne lui permettrait pas de remonter la pente ...!!!

[invited2289811]

Avec une perche du teleski parallele à la pente du terrain, la force du telessiege est opposée à la composante du poids parallèle a la pente.

Si ce n'était pas le cas il aurait fallu projeter la force de traction sur la direction de la pente du terrain.
Les autres composantes se combineraient avec les reactions du sol

Le cas limite c'est si la perche est parallèle au poids..... le tire fesse reduirait la pression du skieur sur le sol mais ne lui permettrait pas de remonter la pente ...!!!

je n'ai pas bien saisi le problème et les angles pour ma part, tu peux faire un schéma sous pain par exemple, je suis sur que cela serait bien plus simple

[CM63]

Avec pain? Ah, avec Paint! Ok, oui, mais ça me prendrait du temps.

Disons que tu as 3 forces :
- le poids, forcément vertical et dirigé vers le bas,
- la force de traction du tire-fesse, ayant une direction située entre la direction de la pente et la verticale,
- la force de freinage, forcément collinéaire à la pente, et de sens opposé à la projection de la traction du tire-fesse sur la pente

Eh bien tu écris que la somme vectorielle de ces 3 vecteurs est nulle, point.

Après, la force de freinage varie en fonction de la vitesse et du poids selon une loi qui n'est pas donnée dans l'énoncé, donc je vois mal comment résoudre le problème.

[calculair]

Cela s'eclaire un peu, je ne pensais pas que l'on avait ajouté le frotement...

essayons d'avancer sans dessin, mais c'st plus dur

Tu projettes toutes les forces sur la trajectoire du skieur

1) le poids , cette composante devrait tirer le skieur vers le bas de la pente

2) La traction du teleski, cette composante devrait tirerle skieur vers le haut de la pente. ( remarque: la projection de la traction du teleski sur la direction du poids à pour effet d'alléger artifficiellement le skieur sur ces skis)

3) Il faut ajouter la force de frotement qui n'est pas decrite, mais qui se trouve bien sur la direction de la trajectoire......


Maintenant si tu sais que le skieur glisse à vitesse constante, le principe de l'inertie nous dit que la somme de ces projections est nulle. Si tu connais toutes les forces, sauf le frotement, tu en deduits cette dernière pour satisfaire à l'inertie

[CM63]

Il y a une autre force que l'on ne connait pas c'est la traction du TS. Sa projection verticale n'est pas égale au poids, puisque le sol supporte partiellement le skieur (heureusement! sinon le TS disjoncterait!), sa composante parallèle au sol est égale au frottement, également inconnu.

Mais il y a deux choses que je ne comprends pas dans l'énoncé :
1 : La réaction du sol est perpendiculaire à la canne : la canne est horizontale?

2 : l'angle entre le poids et la réaction du sol est de 145° : alors là, bonjour!

Ah oui, j'ai compris le point 1!

[calculair]

je maintient qu'un dessin vaut mieux qu'un long discours, cela eviterait des erreurs d'interpretation.

[CM63]

Je commence à comprendre l'énoncé au sujet des directions des forces, mais je ne vois toujours pas :
- à quoi sert de connaître la vitesse,
- comment on pourra calculer la traction du TS et la réaction du sol.

[CM63]

Ah si, maintenant je vois (je n'ai pas envie de faire de shéma ni d'entrer dans les calculs ). Les forces de traction du TS et de réaction du sol peuvent être calculées à partir du poids et d'une ligne trigonométrique de 145°.

Mais à quoi sert la vitesse ?

[calculair]

C'est comme dans la réalité. Tu as beaucoup de données, mais toutes ne sont utiles, mais parfois l'une d'elles peut manquer.

Ici la vitesse uniforme du téleski ne sert à rien, peut être elle intervient dans une autre question de ce problème..... ce n'est pas génenant d'avoir des données de trop, cela est davantage quand il en manque...

Qu'en penses tu ?

[inviteaccb007d]

Bonjour,

Le fait que le tire-fesse ait une vitesse constante est importante car le principe d'inertie est vérifié dans ce cas et peut importe la valeur de cette vitesse (1.5m/s ou 10m/s). Ce principe étant vérifié, toutes les forces qui agissent sur le skieur se compensent. C'est la puissance du principe d'inertie...

Cordialement,