Question relative aux forces de frottement (plan incliné)

[Asperguy]

Bonjour!

Je bloque sur l'exercice suivant :

Une personne pousse à vitesse constante une caisse de 10 kg pour la faire monter le long d’un plan incliné en exerçant une force musculaire 𝐹 ⃗ de 200 N parallèle au plan incliné. Le plan incliné a une hauteur de 3 m et une longueur de 5 m. Que vaut la force de frottement cinétique entre la caisse et le sol ? (Prendre g = 10 m/s²)

En utilisant mes identités trigonométriques, je sais que sin(alpha) = 3/5, donc j'applique la formule Ff = F*sin(alpha) = 200*(3/5) = 120N. Or, le correctif m'indique que la force de frottement cinétique est de 140N. Je ne suis pas sûr de comprendre où se trouve mon erreur, quelqu'un peut-il m'orienter ?

Merci d'avance!
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[gts2]

En utilisant mes identités trigonométriques, je sais que sin(alpha) = 3/5

OK

donc j'applique la formule Ff = F*sin(alpha) = 200*(3/5) = 120N

D'où sort cette "formule", que signifie-t-elle ?

Piste : bilan des forces sur la caisse en n'oubliant pas le poids ; le sin(alpha) apparaitra de manière plus rationnelle.

[Asperguy]

Et bien grâce justement au bilan des forces, je sais que la force de frottement = Fx (la force parallèle au plan), et je sais que Fx = F*sin(alpha), donc Fx = 200*(3/4) = 120N, je me trompe ?

[gts2]

La force F exercée par l'opérateur est parallèle au plan (" force musculaire parallèle au plan incliné"), F*sin(alpha) est donc la composante verticale de la force de l'opérateur, je ne vois pas le rapport avec la force de frottement.

Piste plus précise : bilan des forces qui donnera 0 puisque vitesse constante ; les forces sont le poids, l'action de l'opérateur sur la caisse, l'action du plan incliné sur la caisse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Asperguy]

Parce que c'est la force qui s'oppose, dans une certaine mesure, à la force musculaire, non ?

J'ai bel et bien fait mon bilan des forces mais je ne suis pas sûr de savoir ce que je dois calculer.

[gts2]

Parce que c'est la force qui s'oppose, dans une certaine mesure, à la force musculaire, non ?

Oui, donc la force de frottement est aussi parallèle au plan incliné, donc pas de projection à faire.

Mais l'opérateur doit aussi s'opposer au poids de la caisse.

J'ai bel et bien fait mon bilan des forces mais je ne suis pas sûr de savoir ce que je dois calculer.

Le poids est connu, la force de l'opérateur aussi, donc le bilan donne l'action du plan sur la caisse. Mais la composante normale au plan de cette action ne nous intéresse pas (c'est ce qui empêche que la caisse traverse le plan).
Il reste donc la composante parallèle au plan qui est la force de frottement plan/caisse.

[Asperguy]

Donc il s'agit bel et bien de la composante Fx = F*sin(alpha), dont la direction est opposée à la force motrice ? Pourquoi est-ce que j'obtiens 120N en réalisant le calcul ?

[gts2]

Je répondrai demain avec un dessin.

Fx est parallèle au plan d'après votre message de 17h57, F aussi d'après le texte, je ne vois toujours pas d'où vous sortez Fx = F*sin(alpha).

Et le poids, il intervient où ?

[Asperguy]

C'est très gentil de votre part mais ne vous fatiguez pas pour moi ; mon examen se déroule demain matin.


Sur ce schéma par exemple, f est la force motrice, mg est le poids et mg*sin(theta) est la force de frottement, je me trompe ?

[mizambal]

Une personne pousse à vitesse constante une caisse de 10 kg pour la faire monter le long d’un plan incliné en exerçant une force musculaire de 200 N parallèle au plan incliné.

Hello Je trouve cette phrase étrange car en mécanique newtonienne quand tu appliques une force constante l'objet qui l'a subit accélère, c'est à dire que la vitesse croit, elle ne peut être constante :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Princi...en_translation
Après peut être que je cherche la petit bête, j'ignore si ma remarque est pertinente dans ton contexte (?)...

[Asperguy]

C'est une question issue de l'examen d'entrée en médecine organisé en Belgique, je doute qu'on attende de nous d'avoir de solides connaissances en mécanique newtonienne. Merci de votre réponse!

[Dynamix]

Salut

Hello Je trouve cette phrase étrange car en mécanique newtonienne quand tu appliques une force constante l'objet qui l'a subit accélère

Exemple :
Je pousse le mur , le mur accélère

Sur ce schéma par exemple, f est la force motrice, mg est le poids et mg*sin(theta) est la force de frottement, je me trompe ?

Oui .
m.g.sinθ est la composante du poids parallèlement à la pente .
La force de frottement manque sur ton dessin . Elle s' oppose au mouvement , donc s' ajoute à m.g.sinθ .

[danyvio]

Hello Je trouve cette phrase étrange car en mécanique newtonienne quand tu appliques une force constante l'objet qui l'a subit accélère, c'est à dire que la vitesse croit, elle ne peut être constante :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Princi...en_translation
Après peut être que je cherche la petit bête, j'ignore si ma remarque est pertinente dans ton contexte (?)...

C'est vrai si la force exercée est la seule, mais ici on parle également de frottements, qui ont tendance à s'opposer au mouvement...

[Resartus]

Bonjour,

Bonjour!
En utilisant mes identités trigonométriques, je sais que sin(alpha) = 3/5, donc j'applique la formule Ff = F*sin(alpha) = 200*(3/5) = 120N. Or, le correctif m'indique que la force de frottement cinétique est de 140N. Je ne suis pas sûr de comprendre où se trouve mon erreur, quelqu'un peut-il m'orienter ?

Merci d'avance!

Déjà, si vous calculez la composante de la force de pesanteur qui s'oppose au mouvement, c'est le poids de la caisse qu'il faut utiliser dans votre formule, et ce n'est pas 200 N mais mg

Ensuite, puisque on pousse avec 200 N et que la caisse n'accélère pas, c'est que la force totale qui s'oppose à ces 200 N vaut également 200 N en sens inverse
et ces 200 N sont la somme de la force de frottement cinétique, et de ce que vous aurez calculé. Par différence, vous trouverez la réponse attendue

[mizambal]

Merci de ta remarque mais hier je me suis apperçu que mon erreur viens pas de là moi j'ai juste pas pigé l'énoncé je pensais hier à mettre en équation le régime transitoire (démarrage depuis la vitesse zéro quand la caisse accélère), alors que l'exo parle d'un régime permanent qui est un cas particulier, et oui ça peut exister avec certain type de frottements il y a effectivement décroissance de l’accélération qui tend vers zéro ne laissant qu'une vitesse limite .. Le parachute par exemple https://fr.wikipedia.org/wiki/Physiq...Vitesse_limite

[Dynamix]

mon erreur viens pas de là

Il n' empêche que :

quand tu appliques une force constante l'objet qui l'a subit accélère

C' est faux .
Et donc ça fait 2 erreurs