1ère S : Les forces (skieur)

[invite1c8e448d]

Bonjour. J'ai un exercice de Physique sur les forces que je ne comprends pas, si certaines personnes pouvaient m'expliquer :

Voici l'énoncé :
Un skieur de masse m=80 kg avec son matériel est tracté par un remonte-pente à l'aide d'une perche faisait un angle alpha = 30° avec la piste quasi horizontale. Le skieur avance horizontalement à vitesse constante et des forces de frottements de valeur f=100 N s'opposent au mouvement.

1) Faire l'inventaire des forces s'exerçant sur le skieur et les représenter.
2) On suppose que Ox est l'axe horizontal et Oy l'axe vertical. Déterminer, dans le repère (o, i, j) correspondant, les coordonnées des différentes forces s'exerçant sur le skieur.
3) En appliquant le principe d'inertie, calculer la valeur de la force de traction exercée par la perche, et la valeur de la force exercée par le sol sur le skieur. Pourquoi n'est-elle pas égale à la valeur du poids du skieur et de son matériel ?
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[invite87abc06f]

Bonjour,
alors, difficile de t'aider si tu ne précises pas les questions qui te posent problème. Je considère que c'est l'exercice dans son ensemble que tu trouves difficile, mais à mon avis la plupart des choses que l'on te demande sont à ta portée.
Je te conseille de faire un schéma : une piste (presque horizontale), un remonte-pente (angle de 30° avec la piste), un skieur. Pas une représentation mathématique pour le moment, seulement de quoi te faire comprendre la situation.

Q1) Quelles forces s'exercent sur le skieur ?? Que sait-tu ? Il a une masse m=80 kg, il est tracté par un remonte-pente, et bien sûr il est sur la piste.
De cela tu sais qu'il est soumis à : son poids P, une force exercée par le remonte-pente, par exemple T, et enfin la réaction R de la piste.
Fais aussi l'inventaire de tout ce que tu sais pour le moment sur ces forces (point d'application, direction, sens, intensité)

Q2) Il s'agit ici de faire une représentation mathématique. Tu dois représenter tes forces comme si elles s'appliquaient toutes en un même point. Ce point c'est le point O, ou l'origine du repère qu'on te demande de tracer.
Tu ne connais pas l'intensité de certaines forces, mais d'après les données tu dois connaître leur direction. Trace donc les droites d'actions de ces 3 forces.
Les coordonnées des forces sont leurs composantes sur l'axe x et l'axe y.
Pour commencer, je te signale que pour le poids : Px = 0 et Py = mxg, pour la simple et bonne raison que P est verticale.
Pour R : tu connais Rx ! C'est la force de frottement. Elle est tangente à la piste, et son intensité t'est donnée. Ry, autrement dit Rn, est perpendiculaire à la piste.
Pour T : l'angle de 30° va te permettre de trouver les coordonnées de cette force (dépendant de sinus alpha et/ou cosinus alpha)


3) L'application du principe de l'inertie te permet de dire : P+R+T = 0.
Projette cette relation sur x (Px+Rx+Tx=0), puis sur y (Py+Ry+Ty=0). Avec les résultats des questions précédentes, tu vas pouvoir déterminer les dernières valeurs inconnues.

[invite1c8e448d]

Pour la question 1), je pense que le skieur est soumis à 4 forces : son poids P, une force exercée par le remonte-pente T, la réaction R de la piste, et les forces de frottements F.

[invite64e915d8]

C'est exactement ça

Maintenant fais un schéma où tu représenteras ces forces (tu peux modéliser le skieur par un rectangle vertical), et penses bien à adapter ton système de coordonnées pour que la résolution soit la plus simple possible

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite87abc06f]

Hum...
La réaction R a en fait 2 composantes :
Rt = tangentielle, c'est celle qui correspond aux frottements et qui s'oppose au mouvement.
Rn = normale, qui empêche le skieur de s'enfoncer dans la poudreuse.

Il n'y a donc que 3 forces.