Ex premiere S "Attraction"

[invite8e55588d]

Bonjour, j'ai un exo à faire mais je bloque sur la deuxieme question.

Voici l'énoncé :
Dans un parc d'attraction , un véhicule propulse horizontalement ses occupants de 0 à 100km/h sur une distance d=39m.

1-Quelle est l'energie cinétique Ec d'un passager de masse M=60kg lorsque les 100km/h sont atteints ?

Ec=1/2mV²
Ec=834J

2-Représenter les composantes horizontales et verticale de l'action de son siège sur le passager et calculer leurs valeurs.
Conclure.

Les représenter cela n'est pas difficile mais les calculer c'est autre chose !!

J'ai besoin de votre aide !!
Merci d'avance
-----

[gatsu]

Bonjour, j'ai un exo à faire mais je bloque sur la deuxieme question.

Voici l'énoncé :
Dans un parc d'attraction , un véhicule propulse horizontalement ses occupants de 0 à 100km/h sur une distance d=39m.

1-Quelle est l'energie cinétique Ec d'un passager de masse M=60kg lorsque les 100km/h sont atteints ?

Ec=1/2mV²
Ec=834J

2-Représenter les composantes horizontales et verticale de l'action de son siège sur le passager et calculer leurs valeurs.
Conclure.

Les représenter cela n'est pas difficile mais les calculer c'est autre chose !!

J'ai besoin de votre aide !!
Merci d'avance

Salut,

Pour la composante verticale il faut remarquer que le passager ne change pas d'altitude pendant tout le trajet je pense. Quant à l'action horizontale je ne vois pas bien ce qu'ils veulent calculer....y-a-t-il autre chose de précisé dans l'énoncé...genre l'accélération ?

[arrial]

Les représenter cela n'est pas difficile mais les calculer c'est autre chose !!

Salut,

Il est soumis à 2 accélérations
♦ celle de la voiture
♦ celle de la pesanteur
qui s'ajoutent vectoriellement.

Le siège
♦ neutralise la pesanteur
♦ transmet l'accélération du véhicule.

Pour les forces, multiplier par la masse du bonhomme.


@+

[invite8e55588d]

Arria j'ai pas tout compris a ta demarche !!!

[A voir en vidéo sur Futura]

[vaincent]

Dydishow est en 1ère S, donc il n'a pas vu la 2nde loi de Newton sous la forme . Ici il doit appliquer le théorème de l'énergie cinétique.

[invite8e55588d]

ok je vous remercie !!

[arrial]

Dydishow est en 1ère S, donc il n'a pas vu la 2nde loi de Newton sous la forme . Ici il doit appliquer le théorème de l'énergie cinétique.

Bonsoir,

… euh … alors, désolé. Nous ne sommes pas allés à la même école …


@+

[gatsu]

Dydishow est en 1ère S, donc il n'a pas vu la 2nde loi de Newton sous la forme . Ici il doit appliquer le théorème de l'énergie cinétique.

A quoi ça sert de dessiner les forces alors ? Et encore une fois quelle est la réponse attendue (numérique) pour la force horizontale du siège sur le bonhomme ?

[stefjm]

A quoi ça sert de dessiner les forces alors ? Et encore une fois quelle est la réponse attendue (numérique) pour la force horizontale du siège sur le bonhomme ?

Accélération constante => force constante

J'imagine qu'on fait cette hypothèse.

[gatsu]

Accélération constante => force constante

J'imagine qu'on fait cette hypothèse.

Bien sûr il n'y a sans doute que ça a faire avec le peu d'hypothèses données mais ça reste contradictoire avec le programme je trouve.
D'après Vaincent il n'y a en effet pas encore de relation possible entre force et accélération dans le programme de 1ere S.

[vaincent]

A quoi ça sert de dessiner les forces alors ? Et encore une fois quelle est la réponse attendue (numérique) pour la force horizontale du siège sur le bonhomme ?

Le théorème de l'énergie cinétique est un outil très puissant. Toutes les forces y sont incluses. On peut d'ailleurs montrer que la 2nde loi de Newton est équivalente au TEC. Même si l'énergie mécanique n'est pas conservée, ce théorème s'applique.
D'autre part, les 1ère S ont une version simplifié de la 2nde loi de Newton. On leur dit que le vecteur somme des forces est colinéaire, et de même sens, que le vecteur variation de vitesse. En terminale S, on apprend que si ce vecteur variation de vitesse est établit sur une distance infinitésimale(parcourue en un temps infinitésimal), alors il représente l'accélération, (ce que toute le monde comprend en générale très bien) et que le facteur de proportionnalité est la masse m du système.
Je trouve cela bien fait ! En fait , en 1ère S on leur inculque plutôt une vision géométrique des choses, ce qui est beaucoup plus parlant pour un élève qui vient tout juste de voir la trigo(de façon rigoureuse) et la notion de dérivée. En terminale, une fois la notion de dérivée bien aquise, on leur dit que le vecteur vitesse est la dérivée du vecteur position, et que le vecteur accélération est la dérivée du vecteur vitesse. On leur apprend ensuite la 2nde loi de Newton, et gràce à la notion de primitive qui est vu en terminale, ils peuvent finalement résoudre un problème de mécanique de façon "classique".

[gatsu]

Le théorème de l'énergie cinétique est un outil très puissant. Toutes les forces y sont incluses. On peut d'ailleurs montrer que la 2nde loi de Newton est équivalente au TEC. Même si l'énergie mécanique n'est pas conservée, ce théorème s'applique.
D'autre part, les 1ère S ont une version simplifié de la 2nde loi de Newton. On leur dit que le vecteur somme des forces est colinéaire, et de même sens, que le vecteur variation de vitesse. En terminale S, on apprend que si ce vecteur variation de vitesse est établit sur une distance infinitésimale(parcourue en un temps infinitésimal), alors il représente l'accélération, (ce que toute le monde comprend en générale très bien) et que le facteur de proportionnalité est la masse m du système.
Je trouve cela bien fait ! En fait , en 1ère S on leur inculque plutôt une vision géométrique des choses, ce qui est beaucoup plus parlant pour un élève qui vient tout juste de voir la trigo(de façon rigoureuse) et la notion de dérivée. En terminale, une fois la notion de dérivée bien aquise, on leur dit que le vecteur vitesse est la dérivée du vecteur position, et que le vecteur accélération est la dérivée du vecteur vitesse. On leur apprend ensuite la 2nde loi de Newton, et gràce à la notion de primitive qui est vu en terminale, ils peuvent finalement résoudre un problème de mécanique de façon "classique".

Ok je vois mais du coup pour revenir à la deuxième question de la question initiale, l'élève est censé associer directement la force du siège sur le passager à la direction de l'acceleration et à l'acceleration moyenne ou bien c'est autre chose ? Le truc c'est que, avec du recul, je trouve que tous ces exercices sont hyper codés. Et si un élève a le malheur de ne pas comprendre le code ou de se poser des questions j'ai l'impression qu'il est complètement cuit. Après il peut aller voir son prof de physique chimie mais quand même je trouve ça un peu bizarre et assez pénalisant en situation d'examen par exemple.

[arrial]

Le théorème de l'énergie cinétique est un outil très puissant. Toutes les forces y sont incluses.

… ben … je vois mal comment introduire les forces statiques à partir d'énergies cinétiques, hors introduire des grandeurs virtuelles …

[et pire, je vois mal ce qu'on demande alors à l'élève …]

@+

[invite8e55588d]

Au lieu de vous chamailler moi j'ai toujours un petit probleme !!
HELP ME !!

[invite8e55588d]

Au lieu de vous chamailler moi j'ai toujours un petit probleme !!
HELP ME !!

[gatsu]

Au lieu de vous chamailler moi j'ai toujours un petit probleme !!
HELP ME !!

Juste au cas où tu n'aurais pas compris, on se chamaille pour ta petite pomme mon coco alors tu te calmes. L'idée consiste avant tout à trouver une stratégie la plus systématique possible qui te permettra de résoudre le prochain exo du même genre sans notre aide.

Le problème c'est qu'arrial et moi même ne comprenons pas vraiment le sens ni l'intéret de la deuxième question vu ton programme...aussi nous avons besoin de l'éclairage de Vaincent (prof en lycée si je ne m'abuse) qui manifestement connait les codes et "rouages" de ces exos.

[vaincent]

… ben … je vois mal comment introduire les forces statiques à partir d'énergies cinétiques, hors introduire des grandeurs virtuelles …

[et pire, je vois mal ce qu'on demande alors à l'élève …]

@+

Le théorème de l'énergie cinétique s'écrit :



C'est une version simplifié où le chemin suivie est rectiligne et va de A vers B.

Par exemple pour le MRUA, on obtient assez facilement la relation :



En mulipliant par (1/2)m, et en généralisant l'expression pour une direction quelconque, on a :



Selon la seconde loi de Newton, on retrouve le théorème de l'énergie cinétique

[invite8e55588d]

Ce théorème je l'ai appliqué et je trouve une force négative pour f=-593N !!
Est-ce normal ?

[gatsu]

Selon la seconde loi de Newton, on retrouve le théorème de l'énergie cinétique

Tu te focalises toujours sur la première question à propos de laquelle nous n'avons aucun problème.
Pour répondre à la deuxième question

Représenter les composantes horizontales et verticale de l'action de son siège sur le passager et calculer leurs valeurs

et donner une valeur numérique je ne vois pas vraiment comment ne pas dire que F=ma (en ayant imaginé je ne sais comment que l'accelération était uniforme).

Par ailleurs la question est d'autant plus floue quelle parle "d'action" et non de "force" alors comment donner une valeur numérique à un truc qui n'est même pas correctement défini ?

[vaincent]

2-Représenter les composantes horizontales et verticale de l'action de son siège sur le passager et calculer leurs valeurs.
Conclure.

( @ Gatsu : je donne des cours particuliers à l'occasion)

L'action verticale du siège est la réaction normale qui est égale et opposée en vecteur, au poids. Donc ça facile à calculer. On remarque d'ailleurs que ni la réaction normale, ni le poids ne travaillent. L'action horizontale est la réaction tangentielle qui est parallèle au mouvement et de même sens. C'est cette force qui va travailler. Donc selon le TEC :



les vecteurs R_T et AB sont colinéaires et de même sens, donc leur produit scalaire est simplement égal au produit de leurs norme (la norme de AB étant la distance d =39 m). La vitesse initiale étant nulle, la variation d'énergie cinétique est uniquement égale à la quantité calculer à la question 1. On peut alors en déduire la valeurs de R_T. Bien entendu, ici on a supposé que la force R_T est constante le long du déplacement, comme d'habitude.

p.s : En 1ère S, une force est définie comme une action mécanique.

[vaincent]

Tu te focalises toujours sur la première question à propos de laquelle nous n'avons aucun problème.
Pour répondre à la deuxième question
et donner une valeur numérique je ne vois pas vraiment comment ne pas dire que F=ma (en ayant imaginé je ne sais comment que l'accelération était uniforme).

Au regard de mon message précédent, tu vois bien que je me focalisais justement sur la question 2. Comme je l'ai montré, le F=ma est contenu dans le TEC, donc pas besoin de l'écrire. Et les élèves savent bien(pour la plupart !) que lorsqu'il y a accélération, celle-ci est constante, tout simplement puisque dans le cas contraire ils ne pourraient pas résoudre l'exercice avec les outils dont ils disposent.

[gatsu]

Et les élèves savent bien(pour la plupart !) que lorsqu'il y a accélération, celle-ci est constante, tout simplement puisque dans le cas contraire ils ne pourraient pas résoudre l'exercice avec les outils dont ils disposent.

Je suis d'accord pour dire que de toute façon il n'y avait que ça à faire mais est ce que ça te parait normal que cette information soit cachée/omise ? Quel est l'intéret pédagogique de ne pas l'écrire systématiquement dans l'énoncé ?

[vaincent]

Je suis d'accord pour dire que de toute façon il n'y avait que ça à faire mais est ce que ça te parait normal que cette information soit cachée/omise ? Quel est l'intéret pédagogique de ne pas l'écrire systématiquement dans l'énoncé ?

C'est vrai que l'auteur de l'exercice aurait pu le préciser, mais je pense que lorsqu'un élève commence à maitriser son sujet, il voit bien qu'il aura à faire à des exercices où c'est systématiquement le cas. Et puis il existe des exos où il est précisé que la force est constante le long du mouvement(et donc l'accélération également). Mais bon ce n'est pas vraiment nécessaire puisqu'en 1ère S ils ne voient que des forces constantes, donc pas surprise à avoir dans les exos.

[invite8e55588d]

Vaincent si j'ai bien compris !!
Rn = P = mxg= 60 x 9,81 = 588,6 N

Sachant que : Variation energie cinetique = 834J (question 1)
Alors
Variation cinetique = Vecteur Rt x vecteur AB
VC=Rt x AB x cos 180
Rt=Vc/AB=21 N

Ce que j'ai écrit est -il correct ?
Merci de votre aide

[vaincent]

Non R_T et AB sont de même sens sinon on aurait un résultat négatif pour R_T, ce qui est impossible. D'ailleurs je te rappel que cos(180°) = -1 et cos(0) = 1(c'est cette dernière valeurs qui nous concerne ici).

La réaction du siège "pousse" le passager vers l'avant, sinon il ne resterait pas dans le wagon !

C'est vrai qu'ne générale vous voyez souvent le fait que R_T est dirigée dans le sens inverse du mouvement, mais c'est lorsque cette réaction tangentielle correspond à une force de frottement. Ici on ne parle pas de frottement, c'est simplement le siège qui transmet l'accélération du véhicule sous la forme d'une force au passager. Lors de fortes accélérations, on dit souvent qu'on est "collé" au siège, mais heureusement le siège est là pour nous retenir, et il nous retient en exercant une réaction sur notre corps. C'est ce que j'ai appelé la réaction tangentielle ici.

[invite8e55588d]

Ah d'accord je comprend mieux ce n'est pas une force de frottement donc
Vc=Rt x AB x 1
Vc= Rt x 39
834=Rt x 39
Rt = 21 N

Je retrouve la meme réponse qu'avant !!
J'en ai marre de cette énergie cinétique !!
Je parie que mon résultat est encore faux ?!

[arrial]

Le théorème de l'énergie cinétique s'écrit :



C'est une version simplifié où le chemin suivie est rectiligne et va de A vers B.

Par exemple pour le MRUA, on obtient assez facilement la relation :



En mulipliant par (1/2)m, et en généralisant l'expression pour une direction quelconque, on a :



Selon la seconde loi de Newton, on retrouve le théorème de l'énergie cinétique

Moi je parlais de TOUTES les forces exercées par le siège …

Parce que s'il transmet le mouvement au passager, il l'empêche également de tomber vers la route …


@+

[arrial]

… euh … tu comprendras sûrement mieux l'année prochaine …


@+

[invite8e55588d]

Qd est-il de ma réponse ?

[vaincent]

Ah d'accord je comprend mieux ce n'est pas une force de frottement donc
Vc=Rt x AB x 1
Vc= Rt x 39
834=Rt x 39
Rt = 21 N

Je retrouve la meme réponse qu'avant !!
J'en ai marre de cette énergie cinétique !!
Je parie que mon résultat est encore faux ?!

Mais non c'est bon ! sauf qu'avant tu avais un cos(180) dans ta formule, mais tu l'avais quand même mis égal à 1, c'était ça l'erreur, mais ton résultat était déjà bon.