mécanique de newton en live

[invitec2dcbdde]

bonjour
mon Devoir maison est le suivant.
Mon professeur de physique nous a demandé de calculer en combien de temps il allait parcourir une pente d'un angle de 13° d'une distance de 10m avec un skate sachant qu'il pèse 63kg et que le skate pratiquement 1kg. (encore que l'angle c'est nous les élèves de la classe qui sommes parti le mesurer)
Jeudi 24 le prof va lui même faire l'expérience. Chronomètre à la main il mesurera le temps qu'il a mit pour parcourir cette distance. Plus la valeur théorique que je trouverais sera proche de la valeur expérimentale plus ma note s'approchera de 20.

Mon problème est le suivant ayant utiliser la 2ème loi de Newton, fait les projections de P trouver les primitives etc... j'arrive au final à ceci :

t² = 2x/ (g*sin(a)) (pr trouver t je mes la racine)
je trouve alors 3,01 secondes...

Je trouve que c'est bizarre car la masse n'apparait nul part car elle a été simplifiée à un moment.
De plus, tant qu'à faire au lieu de mettre mon prof sur des roulettes, mieux vaut y poser un chat !

Merci de votre aide
-----

[phuphus]

Bonjour,

réponse bête : trouve quelqu'un qui fait 63kg, ou moins et leste-le, et fais l'expérience avant ton prof... Tu as tout ! Les conditions expérimentales exactes, le lieu, etc. .

Refais l'expérience avec quelqu'un de 55kg et quelqu'un de 75kg, et vois ce qui change. Tu sauras alors si cette disparition de la masse dans tes équations est normale ou non.

Pour finir, une petite lecture intéressante :

http://druine.free.fr/pise/galilee.htm

[invite60be3959]

Bonsoir,

je trouve la même expression pour t² et donc le même résultat. Si la masse disparait dans les calculs, c'est dû au fait que l'on a pas tenu compte des forces de frottements du sol sur le système (prof + skate). C'est gràce à la détermination la plus proche possible de la réalité de cette force de frottement que ta note sera la plus proche possible de 20 !
Il est impossible de calculer cette force, à moins d'avoir une autre donnée expérimentale : la vitesse du skater en bas de la pente(par exemple), on pourrait alors appliquer le théorème de l'énergie cinétique pour la déterminer . Mais bon ici, pas la peine d'y penser.

Par contre il est possible de trouver un ordre de grandeur de cette force en cherchant sur internet la valeurs du coefficent de frottement de roulements du caoutchouc sur le sol. La valeur qui me semble la plus approprié, est d'environ 0.08(à confirmer cependant). La force de frottement est alors donnée par f = 0.08 *mg*cos(13°) = 49 N(en supposant que cette force est constante le long du mouvement).
Maintenant, il faut intégrer cette force dans la 2nde loi de Newton et refaire les calculs. En prenant un repère le long de la pente, on se rend compte que le problème se résoud plus simplement que lorsqu'on ne tient pas compte de ces frottements. On obtient(à montrer bien entendu) :



où L = 10m, alpha = 13° et m = 64 kg
ainsi t = 3.72 s

Ce résultat est à prendre avec des pincettes. Il faut que tu cherches par toi-même d'autres valeurs éventuelles de la force de frottement. Le mieux serait de faire l'expérience avec un skate et quelqu'un du même poids que ton prof. En mesurant le temps on pourrait remonter à la valeurs des frottements. Mais bon c'est un peu de la triche quand même !

p.s : n'oublis pas de dire à ton prof, que l'erreur sur la mesure expérimentale du temps doit-être prise en compte dans la note et doit normalement être à l'avantage de l'élève !

[phuphus]

Si la masse disparait dans les calculs, c'est dû au fait que l'on a pas tenu compte des forces de frottements du sol sur le système (prof + skate).

Bonjour,

je connais la qualité de vos interventions d'habitude, et je pense qu'il y a ici une petite erreur d'inattention (ou de fatigue à 1h du mat' ?) : les frottements au sol étant proportionnels à la masse, ils disparaissent forcément des équations (d'ailleurs, remplacez dans votre résultat "f" par l'expression que vous en donnez...). Seule la force de frottement due à l'air disparaîtrait, car elle n'est pas proportionnelle à la masse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour

Si les roues du skate tournent avec un fort frottement ( exemple un frein) le prof roulera lentement....


Il est important de faire le calcul avec une evaluation de l'erreur. Le temps minimum est celui que donne le calcul sans frottement. Si le prof realise un temps inférieur, c'est qu'il a triché ....!

L'experience est un bon moyen de valider les hypothèses theoriques. Dans la pratique, il faut valider les modèles theoriques par l'experience

[phuphus]

Seule la force de frottement due à l'air disparaîtrait, car elle n'est pas proportionnelle à la masse.

... Pardon, je voulais écrire : seule la prise en compte des frottements dus à l'air ne ferait pas disparaître la masse...

Dans mon cas, c'est "pas réveillé" !

[Tiluc40]

Bonjour,

p.s : n'oublie pas de dire à ton prof, que l'erreur sur la mesure expérimentale du temps doit-être prise en compte dans la note et doit normalement être à l'avantage de l'élève !

C'est un cours de physique ou une formation à la négociation ?

[invite60be3959]

Bonjour,C'est un cours de physique ou une formation à la négociation ?

un peu des 2 !! Ce n'est pas parce qu'on fait de la physique qu'il faut se laissez "avoir" ! Le mieux serait de faire une dizaine de mesures par exemple et d'en faire la moyenne.

[invite60be3959]

Bonjour,

je connais la qualité de vos interventions d'habitude, et je pense qu'il y a ici une petite erreur d'inattention (ou de fatigue à 1h du mat' ?) : les frottements au sol étant proportionnels à la masse, ils disparaissent forcément des équations (d'ailleurs, remplacez dans votre résultat "f" par l'expression que vous en donnez...). Seule la force de frottement due à l'air disparaîtrait, car elle n'est pas proportionnelle à la masse.

Oui en effet tu as raison, je me suis un peu trop précipité !

[invitec2dcbdde]

merci beaucoup pour votre aide