3eme loi de newton ?

[inviteffbe71d9]

Bonjour, mon professeur de physique-chimie, nous a posé une question :
L'engin du Coyote qui veut attraper Bip bip peut-il fonctionner?
D'après cette vidéo.

https://youtu.be/-xZNtENTtzA

Ah mon avis on peut assimiler le coyote et l'aire soufflé par le ventilateur comme le système (comme un bateau poussé par le vent) sur le référentiel terrestre.
On utiliserais la 3eme loi de newton pour dire que notre système est pseudo isolé (il n'y a que le poids et la résistance du sol qui s'applique), donc la somme des force qui s'exerce sur notre système est nul.
Et si l'on suppose que le ventilateur est assez puissant pour gonfler la voile (malgré qu'il parait bien trop petit) cela devrait en toutes logique faire avancé le coyote. Si tel est le cas pouvez m'aider a comprendre comment cela est possible (surement avec des calculs comme : p = p') sinon pouvez m'explique pourquoi cela ne pourrait pas fonctionner ?

Merci beaucoup.
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[invitef29758b5]

Salut

Et si l'on suppose que le ventilateur est assez puissant pour gonfler la voile (malgré qu'il parait bien trop petit) cela devrait en toutes logique faire avancé le coyote.

Par quel miracle ?
Pour que le système avance , il faudrait que la force de l' air sur la voile soit superieure à celle de l' air sur le ventilateur .

[phuphus]

Bonjour Koiut,

considère plutôt que ton système est l'ensemble coyote + ventilateur + voile. Pour inclure l'air dedans il faudrait déjà montrer que l'air ne fait que recirculer.

Donc tu peux commencer en disant que l'action de l'air sur le ventilateur est égale en intensité et opposée à l'action du ventilateur sur l'air. Je te laisse continuer.

[inviteffbe71d9]

Donc selon y : Somme des force : les forces se compensent
en x on a une force de poussé de l'air donc le coyote se déplace ?
La 3 eme loi de Newton n'est donc pas utilisable
On doit utilisé la 2eme du coup ?
Je suis un peu perdu, j'ai du mal a me visualisé le système c'est pourquoi j'ai fais ce schéma. Est-il correct ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[phuphus]

Bonjour,

j'ai l'impression que tu assimiles la 3ème loi de Newton à un cas statique, ce n'est pas le cas. Qu'est-ce que la 3ème loi de Newton pour toi ?

[inviteffbe71d9]

Pour moi,
Dans un système soumis a des forces extérieures = 0
On a au cours du temps conservation de la quantité de mouvement (q=mv)
Non pour moi ce n’e Pas forcément statistique

[antek]

Explique-toi mieux, dire "force de l'air" n'a pas de sens.

- le ventilateur met en mouvement une masse d'air, des forces s'exercent sur ses pales
- la voile se trouve dans une masse d'air en déplacement, cet air exerce une force sur la voile

[phuphus]

Bonjour,

la 3ème loi de Newton est dite "loi d'action-réaction".

Tout corps A exerçant une force sur un corps B subit une force d'intensité égale, de même direction mais de sens opposé, exercée par le corps B

Donc OK avec ton analyse sur y : le chariot exerce sur le sol une force d'intensité égale et opposée à la force exercée par le sol sur le chariot (en l'absence de frottements et de déplacement, mais je suppose que tu n'a pas encore vu cela en cours). Si l'on fait le bilan des forces sur le chariot il est soumis à son propre poids et à la réaction du sol : pas d'accélération en y.

Donc maintenant, il faut se servir de la 3ème loi de Newton pour :
. le ventilateur et l'air
. la voile et l'air

J'ai initié en #3, je te laisse continuer.

[invitef29758b5]

le chariot exerce sur le sol une force d'intensité égale et opposée à la force exercée par le sol sur le chariot (en l'absence de frottements et de déplacement

Pourquoi ce "en l'absence de frottements et de déplacement" ???

[phuphus]

Parce que dans ce cas on n'est plus "sur y" (et erreur de ma part : les frottements seuls suffisaient). Mais en effet ma formulation est ambigüe : l'action-réaction est valable dans tous les cas.

[phuphus]

Bonjour,

Par quel miracle ?

En aparté de la question de Koiut, c'est une question qui vaut la peine d'être posée : comment faire fonctionner un tel système ?

[antek]

En aparté de la question de Koiut, c'est une question qui vaut la peine d'être posée : comment faire fonctionner un tel système ?

Avec un tuyau et un spi ?
En supprimant la voile et en retournant le ventilateur ?

[phuphus]

Bonjour,
@ Koiut : pour le moment je pense qu'il est préférable que tu ignores cette discussion parallèle.

Avec un tuyau et un spi ?

Un tuyau courbe seul suffirait.

En supprimant la voile et en retournant le ventilateur ?

Oui, mais le but serait plutôt de concevoir un ensemble ventilateur + voile, disposés comme dans le dessin animé. D'ailleurs, avec la voile bombée, il n'est pas certain que ça ne marche pas.

[inviteffbe71d9]

le ventilateur et l'air : le ventilateur exerce une force sur l'air et l'air sur exerce une force sur le ventilateur
la voile et l'ai : L'air exerce une force sur la voile et la voile une force sur l'air
Désolé, j'ai bien essayer de comprendre mais je suis largué...
J'ai horriblement de mal a comprendre, arriveriez vous a me donner un indice de plus ?
Vraiment désolé je suis pas un cas facile apparemment...

[phuphus]

Bonsoir,

le ventilateur exerce une force sur l'air et l'air sur exerce une force sur le ventilateur

Oui. Appelons la première force Fventilo->air et la deuxième force Fair->ventilo. Selon la troisième loi de Newton, que penses-tu de Fventilo->air comparée à Fair->ventilo ?

L'air exerce une force sur la voile et la voile une force sur l'air

Oui. Selon la troisième loi de Newton, que penses-tu de Fvoile->air comparée à Fair->voile ?

[inviteffbe71d9]

Fvoile/air = - Fair/voile........................ Fair/voile <----o----> Fvoile/air
Fventilo/air = -Fair/ventilo................... Fair/ventilo <----o----> Fventilo/air
.............................. .............................. ...................... Sys

[phuphus]

Oui, si j'interprète bien son "schéma".

Maintenant, si tu fais un bilan des forces sur le système sur x, cela donne quoi ?

[inviteffbe71d9]

Somme des forces suivant l'axe x = Fvoile/air + Fventilo/air - (Fair/voile + Fair/ventilo) = 0

[phuphus]

Peux-tu juste me rappeler quel est le système ?

[inviteffbe71d9]

système : coyote + ventilateur + voile.
a donc c'est plutôt ca ? :
Somme des forces suivant l'axe x = Fair/voile + Fair/ventilo = 0

[inviteffbe71d9]

Si cette fois j'ai compris les forces se compensent et le système est don immobile ou c'est toujours pas ça ?

[phuphus]

Oui, le bilan est OK. Par contre, il faudrait un minimum justifier que les deux forces s'annulent.

Une autre manière d'aborder la réponse : à quelle condition le système peut accélérer ?

[inviteffbe71d9]

Système : coyote + ventilateur + voile.
Référentiel terrestre
Somme des forces extérieur suivant l'axe x P +R = 0
Somme des forces extérieur suivant l'axe x = Fair/voile + Fair/ventilo = 0

Je ne vois pas comment le justifier a part dire que le ventilateur produit la même force de chaque coté ....

[sitalgo]

B'jour,

Je ne vois pas comment le justifier a part dire que le ventilateur produit la même force de chaque coté ....

Un indice laissé par phuphus :

Un tuyau courbe seul suffirait.
…
D'ailleurs, avec la voile bombée, il n'est pas certain que ça ne marche pas.

La vole ne pourrait-elle pas avoir le même effet que le tuyau ?

[phuphus]

Bonjour,

On a au cours du temps conservation de la quantité de mouvement (q=mv)

Tu connais la quantité de mouvement, tu peux passer par là (comparaison de la quantité de mouvement "donnée par le ventilateur à l'air", par rapport à la quantité de mouvement que pourra céder l'air à la voile).

Ce que l'on peut faire dans un premier temps, c'est au moins écrire des conditions sur Fair/voile + Fair/ventilo :
. à quoi correspond la situation Fair/voile + Fair/ventilo < 0 ?
. à quoi correspond la situation Fair/voile + Fair/ventilo = 0 ? (tu y as déjà répondu)
. à quoi correspond la situation Fair/voile + Fair/ventilo > 0 ?

Une manière un peu plus sensible de se représenter les choses :
. avec un ventilateur mais sans voile, que se passe-t-il ?
. avec une voile mais sans ventilateur (et sans vent, ce n'est pas le sujet), que se passe-til ?
. si on se dit que le résultat du ventilateur + de la voile est intermédiaire entre les deux précédents, on trouve une première réponse possible

Et de manière séquentielle :
. on abaisse la voile, on met le ventilateur en route, que se passe-t-il ? (même chose que juste au-dessus)
. au bout d'un certain temps, on arrête le ventilateur et on monte la voile, que se passe-t-il ?
. conclusion sur l'effet global du ventilateur et l'effet global de la voile ?

Maintenant que tu as bien compris le bilan global, quelques précisions :
. quand on écrit "Fvoile/air", c'est un raccourci (pratique sur un forum car on évite le Latex) pour
. quand on écrit "en projection sur x", c'est un raccourci pour "produit scalaire entre force et vecteur de base", pour l'axe (Ox). Tu as dans tous les cas bien compris que le résultat pouvait être aussi bien positif que négatif.