Influence de la masse sur le mouvement

[invitef6ecfe04]

bonjour je suis en 1ere S et j'ai fait un exo qui en lui meme n'est pas compliqué mais qui m'a embrouillé je vous donne l'enoncé :

un mobile autoporteur,posé sur une table horizontale, est soumis à une force constante dont la direction est parallèle au plan de la table(voir 1er schèma) On réalise deux enregistrements du mouvement du mobile: un enregistrment sans surcharge:mase du mobile 740g, un enregistrement avec surcharge:masse du mobile 1470g
dans les deux cas la période des impulsions est réglée sur t=40ms et la valeur de est la même. (enregistrment voir 2eme schèma)




Le probleme étant que j'ai toujours penser que la masse influencais seulement le poid or le poids ici est negligeable pour le mouvement car avec la réaction du support il s'annule j'en vient donc a ma question pourquoi le mobile va moin vite lorsqu'il a une surcharges ?
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[invite8d75205f]

Bonsoir,

pourquoi le mobile va moin vite lorsqu'il a une surcharges ?

Avant de regarder la vitesse des 2 mobiles, tu devrais considérer leurs accélérations.

cordialement

[inviteb609e1c0]

Bonjour

je suis en 1ere S et j'ai une question concernant la 1ere loi de newton qui dit que tout corps dont les forces extérieurs qu'il subit se compensent persiste dans son état (immobile ou en MRU).

Cependant vous ête d'accord qu'un mouvement est provoqué par une force. Donc comment un objet peut il etre en MRU (donc avancer) alors que toutes ses forces dont celles qui participent au mouvent se compensent ?

merci de vos idées .

[invitee0b658bd]

bonjour,

Cependant vous ête d'accord qu'un mouvement est provoqué par une force

moi, je ne suis pas trop d'accord
fred

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb609e1c0]

peux tu m'enoncer les raisons de ton désaccord s'il te plait ?
Merci d'avance.

[inviteb9b01e30]

Disons plutot qu'un mouvement est amorcé par une force qui fait subire à l'objet une accélération (F=ma) car il passe de V=0 à une vitesse finie.
Mais une fois cette vitesse atteinte, plus besoin de force pour le faire bouger, il sera en MRU (ou MRUA suivant quoi)

[invitec17b0872]

Cuthalion désigne ici par MRUA un mouvement rectiligne uniformément accéléré. Mais en 1ère S avec la 1ere loi de Newton, on se contente de dire qu'un système isolé persévère dans son état de mouvement ou de repos. Il faut donc une force pour mettre le système en mouvement, mais une fois ce mouvement acquis, en l'absence de force, le mouvement persévère : la vitesse du centre de gravité se conserve (en tant que vecteur donc conservation de la direction, du sens, et de la norme)

[inviteb9b01e30]

Juste pour l'info, à quel age peut on rentrer en 1ère S ?
Je demande ca parce que le système francais m'est complètement inconnu

[inviteb609e1c0]

Juste pour l'info, à quel age peut on rentrer en 1ère S ?
Je demande ca parce que le système francais m'est complètement inconnu

je me suis trompé a l'inscription je n'ai pas 19 mais 16 ans.

[invitee0b658bd]

Bonsoir,
pour plusieurs raisons, un mouvement est relatif, pour parler de mouvement il faut preciser par rapport à quoi
je peux dire, la voiture est en mouvement par rapport à moi (qui suis sur le trottoir). Son mouvement ne sera pas le même par rapport à la voiture d'en face, ni par rapport à l'avion qui vole.
La même voiture est en mouvement different par rapport à 3 observateurs differents, les forces appliquées sur la voiture vont elles dependre de l'observateur ?

Pour resoudre cela, on definit une classe de reperes speciaux pour observer les mouvements, ce sont les reperes galileens (cela veut dire que ces reperes ne subissent aucune acceleration, ils sont cependant libres de se deplacer en ligne droite à une vitesse quelquonque(mais constante)) et quand on fait les experiences, on se rend compte que les forces appliquées ne font varier que l'acceleration de l'objet sur les quelles elles sont appliquées.
les forces agissent sur la derivée de la vitesse et pas directement sur la vitesse.
fred

[stefjm]

les forces agissent sur la derivée de la vitesse et pas directement sur la vitesse.

Pour dire la même chose dans le sens causal :
Les forces agissent sur la vitesse à travers une intégration.
(Il faut que du temps se passe pour que la vitesse soit modifiée par une force.)

On peut l'écrire sous forme compréhensible par un lycéen et sans math sous la forme :
(en forme différentielle)

(en forme intégrale)

Cordialement.

[invitee0b658bd]

Bonsoir,
je pense que dans ta demonstration, il manque la constante d'integration.
le dv/dt est le même dans tous les reperes gallileens, c'est au moment de l'integration que tu "choisi" ton repere avec cette constante. Je pense que pedagogiquement il est trés important de la faire ressortir.
fred

[stefjm]

Bonjour,

Bonsoir,
je pense que dans ta demonstration, il manque la constante d'integration.

En fait, de mon point de vue, elle y est mais un peu cachée.
Je m'explique.
J'ai donnée la forme intégrée (donc constante d'intégration quelque part) sous la forme d'une équation de récurrence, ie une équation qui permet de calculer la vitesse à l'instant plus tard. (connaissant la vitesse à l'instant t, la force et la masse)



En t=0, l'équation devient :



Avec bien sûr, v(0) la vitesse à l'instant considéré comme initial.

Pour les instants suivants, l'équation de récurrence permet d'obtenir la vitesse en fonction de l'expression .
On voit très bien sur cette expressiion que la force agit sur la vitesse par l'intermédiaire du temps, c'est à dire d'une sommation (intégration en continu). (C'est surtout ce que je voulais montrer.)

On peut aussi écrire en restant très proche de l'équation différentielle :

avec

le dv/dt est le même dans tous les reperes gallileens, c'est au moment de l'integration que tu "choisi" ton repere avec cette constante. Je pense que pedagogiquement il est trés important de la faire ressortir.
fred

Je veux bien un retour de ce que tu penses de cette façon de présenter la dynamique des procédés en général.

Cordialement.

[invitee0b658bd]

Bonjour,
ce qui m'interpelle dans ton message, c'est finalement tout ce qui n'est pas dit et qui me semble essentiel. Tu parles de vitesse sans jamais préciser par rapport à quoi.
c'est pour cela qu'une constante d'integration bien explicite me semble utile. Cela permet de dire, tant que l'on parle d'acceleration, n'importe quel repere pourvu qu'il soit galileen fait l'affaire. Maintenant que l'on parle de vitesse il faut en choisir un ( et de preference bien le choisir) et pour le determiner je vais le faire par l'intermédiaire des constantes d'integration ( à cette étape et à la suivante quand on commencera a parler de distances)
fred

[stefjm]

Bonsoir,

Bonjour,
ce qui m'interpelle dans ton message, c'est finalement tout ce qui n'est pas dit et qui me semble essentiel. Tu parles de vitesse sans jamais préciser par rapport à quoi.

Par rapporrt à un référentiel galiléen bien sûr. Je faisais suite à un message où tu en parlais. Je n'ai pas répété; cela me paraissait suffisamment évident vu que j'utilise explicitement le principe fondamental de la dynamique.

c'est pour cela qu'une constante d'integration bien explicite me semble utile. Cela permet de dire, tant que l'on parle d'acceleration, n'importe quel repere pourvu qu'il soit galileen fait l'affaire. Maintenant que l'on parle de vitesse il faut en choisir un ( et de preference bien le choisir) et pour le determiner je vais le faire par l'intermédiaire des constantes d'integration ( à cette étape et à la suivante quand on commencera a parler de distances)

D'un point de vu purement technique, je n'ai pas oublié la constante d'intégration.

Par contre, je suis très intéressé par le raisonnement que tu tiens ci-dessus.
En fixant la constante d'intégration de la vitesse, on choisit un référentiel galiléen particulier parmi les ref galiléens.

Je garde le même raisonnement pour la position:


et donc


Je me pose alors la question :
Qu'est ce que je choisis de physique lors du choix de la constante d'intégration sur la position?

Si la réponse est : "Il n'y a rien de physique dans les constantes d'intégration." je ne comprends plus l'intérêt pédagogique qu'il y a à insister en physique sur des constantes purement matheuses de changement de référentiel sans incidence sur la physique?

Je ne suis pas sûr d'être bien clair dans mon interrogation.

[invitee0b658bd]

Bonjour,
les termes exacts de maths sont un peu anciens pour moi, alors le vocabulaire ne sera peut etre pas exact.
quand on fait la premiere integration, pour la vitesse, on selectionne un espace ou si tu preferes les vecteurs . A ce niveau on a encore toute une famille de reperes possibles pour travailler (tous ceux qui ont une vitesse relative nulle entre eux)
quand on fait la deuxiemme integration, on choisit une origine
la on a selectionné tout, l'espace, les vecteurs directeurs, l'origine.
fred

[invitee0b658bd]

Bonjour,
je crois qu'en fin de compte, et ce qui est traduit par l'utilisation de vitesse sans le "par rapport à" , c'est que l'on a toujours en tête implicitement le repere du laboratoire comme référentiel "absolu"
il n'est pas évident de se dire qu'il n'y a pas de referentiel privilegié.
Je pense , qu'en physique, on ne devrait jamais utiliser le terme vitesse sans l'associer à un réferentiel. Je suis bien conscient que cela alourdirai beaucoup les notations, mais cela permettrait de consolider la notion qu'une vitesse est relative à quelque chose et que la notion de vitesse absolue est problématique (bien entendu je ne parle que de la mécanique newtonienne, je suis bien incapable d'en voir les implications en mécanique relativiste).
Je crois qu'il y a , non dans les concepts, mais dans la pratique , de grandes différences entre envisager l'accélération comme la dérivée seconde de la position et envisager la position comme la seconde integrale de l'accélération.
quand on derive , on perd des info à chaque opération, quand on integre il faut fournir des info à chaque operation. Il y a une demarche qui me semble "active" , donner des informations, alors que l'autre est "subie" , perdre des informations.
les lois fondamentales de la mecanique étant ce qu'elles sont F=m*gamma , il me semble normal, si possible de partir d'elles et donc d'integrer et de fournir les constantes d'integrations.
fred

[invitea4f08f8b]

Bonjour,
J'ai une question liée à votre discussion:
Si l'on compare le mouvement de translation rectiligne uniforme et celui de rotation à vitesse constante d'un corps autour de son centre de gravité,pour le premier cas, on peut calculer le travail fourni lors de la translation, dans le second cas, rien car la position du centre de gravité reste inchangé.
Dans le premier cas, pourquoi, le travail ne se traduit pas par un effort dans le cas d'une trajectoire horizontale à vitesse constante?

C'est le passage du travail à l'effort nécessaire que je n'ai plus en tête.
Merci de votre aide.

A+

[stefjm]

Bonjour,
J'ai une question liée à votre discussion:
Si l'on compare le mouvement de translation rectiligne uniforme et celui de rotation à vitesse constante d'un corps autour de son centre de gravité,pour le premier cas, on peut calculer le travail fourni lors de la translation, dans le second cas, rien car la position du centre de gravité reste inchangé.
Dans le premier cas, pourquoi, le travail ne se traduit pas par un effort dans le cas d'une trajectoire horizontale à vitesse constante?

C'est le passage du travail à l'effort nécessaire que je n'ai plus en tête.
Merci de votre aide.

A+

En translation à vitesse constante, il n'y a pas de travail, puisqu'il n'y a pas de force... (ou du moins, il y a équilibre des forces.)

Non?

[stefjm]

Bonjour,
je crois qu'en fin de compte, et ce qui est traduit par l'utilisation de vitesse sans le "par rapport à" , c'est que l'on a toujours en tête implicitement le repere du laboratoire comme référentiel "absolu"
il n'est pas évident de se dire qu'il n'y a pas de referentiel privilegié.

Je ne sais pas.
Quand je parle de vitesse, sans préciser de référentiel, c'est toujours par rapport à un référentiel supposé galiléen. Si je précise le reférentiel, c'est qu'en général, il n'est pas galiléen.

Je pense , qu'en physique, on ne devrait jamais utiliser le terme vitesse sans l'associer à un réferentiel. Je suis bien conscient que cela alourdirai beaucoup les notations, mais cela permettrait de consolider la notion qu'une vitesse est relative à quelque chose et que la notion de vitesse absolue est problématique (bien entendu je ne parle que de la mécanique newtonienne, je suis bien incapable d'en voir les implications en mécanique relativiste).

J'en suis d'accord.
Toute la physique à base d'équation différentielle fait intervenir des "référentiels".

1) C'est valable pour la position parce qu'on tient à définir la vitesse par : La grandeur physique est la différence de position. (distance) La position étant définie à une constante près.

2) C'est valable pour la vitesse parce que :la grandeur physique est la différence de vitesse. La vitesse étant définie à une constante près.

3) C'est valable pour le potentiel électrostatique, défini à une constante près. La grandeur physique étant la tension, ie différence de potentiel. Ex du condensateur :

4) C'est valable pour le courant inductif, défini à une constante près. La grandeur physique étant la différence de courant. (C'est rarement présenté comme cela dans les livres, mais c'est pourtant ce que permet de déduire le modèle...). Ex de l'inductance:

Je crois qu'il y a , non dans les concepts, mais dans la pratique , de grandes différences entre envisager l'accélération comme la dérivée seconde de la position et envisager la position comme la seconde integrale de l'accélération.

Il y a quand même une différence conceptuelle majeure en terme de causalité des systèmes linéaires.
La chaine causale est accélération, vitesse, position et pas le contraire.

L'intégration est une opération causale, car on n'a besoin que du passé pour calculer le futur. (avec "seulement" le petit "problème" de la condition initiale.)
Il y a un ordre de dérivée supérieures sur les conséquences que sur les causes. (On peut dire que les fonctions de transfert correspondantes ont un dénominateur de degré supérieur à celui du numérateur)

La dérivée (mathématique) en revanche n'est pas une opération causale. (besoin du futur pour calculer le futur...)

quand on derive , on perd des info à chaque opération, quand on integre il faut fournir des info à chaque operation. Il y a une demarche qui me semble "active" , donner des informations, alors que l'autre est "subie" , perdre des informations.

J'applaudis à deux mains!
Je préfère toujours écrire les lois physiques sous forme intégrale plutôt que sous forme dérivée.
C'est d'ailleurs ce que j'ai fait dans ce post en restant sans maths. (équations aux différences discrête plutôt qu'équations différentielles continues)

les lois fondamentales de la mecanique étant ce qu'elles sont F=m*gamma , il me semble normal, si possible de partir d'elles et donc d'integrer et de fournir les constantes d'integrations.

Tout à fait!
C'est pour cela que je préfère écrire




Avec cette écriture, les constantes d'intégrations n'apparaissent plus, puisqu'on calcule une différence, seule grandeur considérée physique.

D'où ma question sur la pertinence physique des constantes d'intégrations.

Cordialement.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je commence à être vraiment inquiet car c'est au moins la deuxième fois que je suis d'accord avec Stefjm.

En fait, en physique il n'y a pas d'intégrales indéfinies ni constantes d'intégration. Les intégrales ont lieu toujours entre deux situations précises. On intègre toujours entre des limites.

Il est vrai que mathématiquement on obtient les mêmes résultats avec une intégrale indéfinie et une constante d'intégration qu'on évalue dans une situation connue. Mais c'est un procédé mathématique. En cas de doute ou de contestation il faut revenir à la physique et faire l'intégrale définie.
Cordialement,