Force et travail

[invite179e5123]

Bonjour,

J'ai un petit souci concernant des choix de notions pour résoudre des problèmes(forces et travaux).
Pour mieux comprendre, je vous donne un énoncé:
Un enfant tire un traineau de masse 30 kg sur une piste horizontale où les forces de frottements sont négligeables.La corde reliée au traineau fait un angle de 20°.Le traineau part du repos atteint la vitesse de 8m/s après 8 m de parcours.
1) On demande de calculer la force VECTEUR F exercée par la corde sur le traineau...
Si je me base sur les forces, dans le repere horizontal, comme f est négligeable
je vais avoir Fcos 20=0 (mauvaise pioche).
Avec le theoreme de l'énergie cinetique, je vais avoir
DELTA EC=ECF-ECI=ECF= 1/2.m.v²
Par ailleurs je vais avoir: SIGMA des W= F.d
d'où 1/2 mV²= Fd
Finalement je trouve:4,5 N
2) On demande de recalculer F si f fait 20N.
J'ai fait 2 cas et je sais que l'un est faux.
1° cas: avec les forces.
-f+Fcos 20=0 d'où F= 21N
2° cas:avec Ec
1/2 m.V²=-fd+ Fcos 20.d(d=8m)
Et là, je trouve 25,8 N
J'ai cru voir quelque part que le 2° cas était bon...
Où est l'erreur???

MERCI
-----

[invite19431173]

Discussion déplacée.

[verdifre]

bonjour,

1) On demande de calculer la force VECTEUR F exercée par la corde sur le traineau...
Si je me base sur les forces, dans le repere horizontal, comme f est négligeable
je vais avoir Fcos 20=0 (mauvaise pioche).
Avec le theoreme de l'énergie cinetique, je vais avoir
DELTA EC=ECF-ECI=ECF= 1/2.m.v²
Par ailleurs je vais avoir: SIGMA des W= F.d
d'où 1/2 mV²= Fd
Finalement je trouve:4,5 N

ton application numerique est fausse
tu peux aussi verifier ton calcul en calculant l'acceleration et en posant F = M*gamma
fred

[invite179e5123]

D'accord mais j'aimerais plus d'explications...
Et si on n'utilise pas les accélérations...

[A voir en vidéo sur Futura]

[verdifre]

refait déja ton application numerique
fred

[invite179e5123]

1/2 mV²=Fcos 20Xd
d'où
mV²=2Fcos 20Xd
F= (m.V²: 2dcos 20)
F= m.V²: 16 cos 20
F= (30X 1,5²): 15
F= 67,5: 15
F= 4,5 N

[verdifre]

bonsoir,

Un enfant tire un traineau de masse 30 kg sur une piste horizontale où les forces de frottements sont négligeables.La corde reliée au traineau fait un angle de 20°.Le traineau part du repos atteint la vitesse de 8m/s après 8 m de parcours.

quelle est la masse du traineau ?
quelle est la vitesse finale du traineau ?
quelle est l'energie cinetique du traineau au bout de 8 m ?
fred

[invite179e5123]

Je crois que tout est dans l'énoncé de départ...
Relis le début de l'échange...

[invite179e5123]

Mon pb est qu'à certains moments tu peux choisir :
Soit des formules reposant sur les forces
soit des formules reposant sur l'Ec et les W
Et on s'aperçoit que ça ne donne pas les mêmes solutions...
Au niveau force: -f + F cos 20=0 selon xx'
et ça ne donne pas la même chose/////

[invite179e5123]

Que signifiait DISCUSSION DEPLACEE ????

Je n'ai pas compris cette retenue...

[invite19431173]

Que signifiait DISCUSSION DEPLACEE ????

Je n'ai pas compris cette retenue...

Tu avais posté ta question au mauvais endroit !

[invite179e5123]

Je préfère ça, j'ai imaginé le pire...
Après, avec fred, je me sentais beaucoup mieux..Des fois que j'aurais été le niais au pays des surdoués: on sait jamais...
Bon maintenant, j'espère que je vais trouver des experts..

Merci

[verdifre]

bonjour,
mais tu n'as toujours pas calculé la valeur de l'energie cinetique
fred

[invite179e5123]

On ne me la demande pas puisque je dois calculer la force de traction F.
D'un autre côté, si tu lis bien, j'ai utilisé DELTA EC.
Or DELTA EC= ECF -ECI et comme ECI est nulle, je conserve ECF.
I: initial et F: final.
Quand j'écris ECF = SIGMA TRAVAUX
je fais une équation et j'isole F...

[invite179e5123]

A priori, ma question n'est pas là...
C'est davantage pour la question 2.

[invite179e5123]

Fred,

En fait, je voulais savoir dans quel cas on pouvait utiliser les equations des forces et dans quel cas, il valait mieux utiliser les équations de l'énergie cinetique.
Car le résultat est différent.
Dans le premier cas , si je me repere sur l'axe horizontal(axe de la route) je trouve 2 forces: la force de frottement f et la force de traction F. Donc j'ai fait une équation et j'ai trouvé F = 21 N
Dans le 2° cas, j'ai utilisé variation d'énergie cinetique = somme des trravaux et comme travaux j'ai mis Wf et WF.Et là je trouve 25,8 N.
La première équation avec les forces uniqyuement ne dépend pas de la masse du traineau, de la vitesse et de la distance parcourue.
Or certains exercices utilisent uniquement ces équations.
Dans quels cas? Faut-il que le traineau soit à l'arrêt???
J'espère que j'ai été un peu plus clair.

[verdifre]

Quand on cherche des iformations globales sur le systeme, les deux methodes sont equivalentes, mais comme tu m'as dit ne pas vouloir calculer l'acceleration il ne te reste que la methode energetique.
il faut donc commencer par calculer l'energie cinetique sans faire d'erreurs de calculs
fred

[invite179e5123]

Que faut-il en plus pour que ça fonctionne avec les forces???

[vaincent]

Fred,

En fait, je voulais savoir dans quel cas on pouvait utiliser les equations des forces et dans quel cas, il valait mieux utiliser les équations de l'énergie cinetique.
Car le résultat est différent.

Bonjour,

Dans le contexte de la question 1, il est assez facile de montrer que ces 2 méthodes sont équivalentes (heureusement sinon il y aurait un gros problème !). Le PFD projetté sur l'axe Ox donne :



On trouve alors pour la vitesse et la position suivant x :





Gràce à la 1ère équation on trouve le temps au bout duquel la vitesse finale(v_f) est atteinte :



que l'on injecte dans la 2ème équation (pour laquelle x(t) = x_f), pour trouver au final :



on obtient bien le résultat donné par le théorème de l'énergie cinétique, d'où l'équivalence des 2 méthodes. L'application numérique(avec v_f= 8 m/s et non pas 1.5 !) donne F = 127,7 N.

[invite179e5123]

Tiens Fred,

pourrais tu vérifier les calculs pour le 2°) et me confirmer que les 2 méthodes n'aboutissent pas au même résultat?
Et si possible de me dire pourquoi?

[verdifre]

bonjour,

quelle est la masse du traineau ?
quelle est la vitesse finale du traineau ?
quelle est l'energie cinetique du traineau au bout de 8 m ?

comme quoi refaire un petit calcul plutot que de s'enteter

Je crois que tout est dans l'énoncé de départ...
Relis le début de l'échange...

je crois que beaucoup de monde avait vu cette erreur, le mieux aurait été que tu la trouves seul
fred

[vaincent]

Tiens Fred,

pourrais tu vérifier les calculs pour le 2°) et me confirmer que les 2 méthodes n'aboutissent pas au même résultat?
Et si possible de me dire pourquoi?

Je crois que vous avez énervé fred ! Pour la question 2, on a bien entendu la même équivalence que pour la 1, le tout est de bien poser les choses et de prendre les bonnes valeurs numériques ! (Résulat question 2 ~ 149 N)

[invite179e5123]

Dans ce genre d'exercices, certaines données semblent tirées par les cheveux..Parfois il faut négliger la force de traction parfois il faut en tenir compte...
Ex d'exercice: une voiture qui roule sur une pente...
Ou un skieur...

[verdifre]

bonjour,
pedagogiquement, je prefere la methode consistant a ne travailler pour commencer que selon X, cela force à poser que les composantes perpendiculaires au mouvement ne travaillent pas et permet de s'affranchir des projections qui sont parfois problematique.
une fois la composante en x trouvée on peut projeter.
pour trouver le temps, donc gamma, j'aime bien les methodes graphiques, rapides et sans calculs et qui etablissent bien le lien entre temps vitesse et distance d'une maniere intuitive.
fred

[verdifre]

les données sont souvent tirées par les cheveux pour que certaines etapes du calcul tombent juste ( on peut faire une grande partie du probleme sans calculatrice)
fred

[mc222]

je ne comprend pas la difficulté, tu calcule l'énergie cinétique, tu dis qu'elle est éguale au produit de la force et de la distance de traction.

[invite179e5123]

Oui mais ça je crois que tout le monde l'a compris...
Il suffit de relire la problematique depuis le début...
DELTA EC= SIGMA DES TRAVAUX DES FORCES.

[verdifre]

Bonjour,
et ou passe la difference de travail entre les deux cas ?
fred

[invite179e5123]

Lorsqu'on fait la somme de tous les travaux, on calcule aussi des écarts pour chaque travail.
Ex entre 2 points A et B, on fait :
SIGMA TRAVAUX= TRAVAIL DU POIDS (entre A et B) + TRAVAIL DE LA FORCE (entre A et B)
d'où par ex mg(H1 -H2) + F.d
( H1 étant la hauteur au point A, H2 la hauteur au point B et d la distance entre A et B)

[invite179e5123]

Tiens Fred si tu as le temps va voir cet exercice:
http://www.chimix.com/ifrance/devoirs/p021.htm

C'est le bucheron qui descend un traineau...
Il y a même le corrigé...
Seulement voilà: regarde le dessin, on dirait que le gars il pousse le traineau vers le haut au lieu de le descendre...
Y aurait-il un chmilblick?