Je n’arrive pas à faire cet exercice de physique :( Pouvez-vous m’aider svp

[Iness2021]

Bonjour, je suis bloquée à cet exercice sur les mouvements circulaires uniformes

Voici l’énoncé :
«* un avion de ligne de type «*concorde*» était un avion hypersonique pouvant voler à la vitesse de Mach2 (2x la vitesse du son qui est de 340 m/s dans l’air).

Calculer la durée la plus courte que le pilote d’un tel avion peut se permettre pour changer de direction de 90 degrés sans que ses passagers ne subissent une accélération supérieur au double de l’accélération gravitationnelle au sol. (Réponse :53,4 secondes) ( g= 10)*»

Pourriez vous m’expliquer le développement du calcul svp

Merci à vous
-----

[phys4]

Bonjour,
Pendant le virage vous allez avoir deux accélérations, l'une verticale, la pesanteur g = 10
L'autre horizontale l'accélération centripète , cette dernière forme me semble la plus adaptée au problème puisque nous avons la vitesse et un angle de rotation.
L'accélération subie sera la somme vectorielle des deux accélérations et elle fera 2g. Vous pouvez en déduire puisque

Ensuite il suffit d'en déduire la vitesse de rotation pour en tirer le temps du virage.

[Iness2021]

Ça va d’accord je vais essayer .

Un tout grand merci ��

[amineyasmine]

Bonjour,
Pendant le virage vous allez avoir deux accélérations, l'une verticale, la pesanteur g = 10
L'autre horizontale l'accélération centripète , cette dernière forme me semble la plus adaptée au problème puisque nous avons la vitesse et un angle de rotation.
L'accélération subie sera la somme vectorielle des deux accélérations et elle fera 2g. Vous pouvez en déduire puisque

Ensuite il suffit d'en déduire la vitesse de rotation pour en tirer le temps du virage.

bonjour
centripète, est ce que ça diffère centrifuge ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

centripète, est ce que ça diffère centrifuge ?

Pour la force due à la rotation, on parle de force centrifuge pour la force produite par l'objet en rotation, et de force centripète ou d'accélération centripète pour ce qu'il subit.
C'est une simple question de sens.

[jacknicklaus]

[...] sans que ses passagers ne subissent une accélération supérieur au double de l’accélération gravitationnelle au sol. (Réponse :53,4 secondes)

Il semble bien que le corrigé (53.4 s) soit faux, le calcul amenant à ce 53.4 s ne prenant pas en compte l'accélération verticale de la pesanteur g, mais seulement la composante horizontale v²/R

[Black Jack 2]

Il semble bien que le corrigé (53.4 s) soit faux, le calcul amenant à ce 53.4 s ne prenant pas en compte l'accélération verticale de la pesanteur g, mais seulement la composante horizontale v²/R

Bonjour,

Cela dépend de l'interprétation de l'énoncé.

La force pesanteur est compensée par la réaction du siège, il n'y a aucune accélération verticale.

[jacknicklaus]

Cela dépend de l'interprétation de l'énoncé.

Si l'énoncé prête à interprétation, c'est qu'il est défectueux

La force pesanteur est compensée par la réaction du siège, il n'y a aucune accélération verticale.

Si un passager subit 10g verticaux, dûment compensés par la réaction du siège, ben çà fait mal aux fesses. Il me semble que le but de l'exercice est le confort des passagers.

[phys4]

Si l'énoncé prête à interprétation, c'est qu'il est défectueux

Je ne vois en quoi l'énoncé serait défectueux. Le virage est normalement supposé situé dans un plan horizontal.
La réponse est effectivement fausse : avec les données indiquées, la durée du virage serait de 61,67 secondes.

[Merlin95]

Si l'énoncé prête à interprétation, c'est qu'il est défectueux

Ha oui ? https://fr.wikipedia.org/wiki/Barom%C3%A8tre_de_Bohr

[Black Jack 2]

Je ne vois en quoi l'énoncé serait défectueux. Le virage est normalement supposé situé dans un plan horizontal.
La réponse est effectivement fausse : avec les données indiquées, la durée du virage serait de 61,67 secondes.

Mais non,

Si on attache un accéléromètre (3 directions) au passager, il indiquera 20 m/s² avec un virage durant 53,4 s.

Ce même accéléromètre indiquerait 0 en vol horizontal en ligne droite.

Les autres interprétations sont abusives.

[Black Jack 2]

Si l'énoncé prête à interprétation, c'est qu'il est défectueux


Si un passager subit 10g verticaux, dûment compensés par la réaction du siège, ben çà fait mal aux fesses. Il me semble que le but de l'exercice est le confort des passagers.

Et alors ?

Si on attache un accéléromètre (3axes) au passager de ton exemple ... il indiquera 10 g

Si on attache un accéléromètre (3axes) sur un passager d'un avion en vol horizontal à vitesse constante ... il indiquera 0

Si on attache un accéléromètre (3axes) sur un passager d'un avion en vol horizontal dans un virage à 90° s'effectuant en 53,4 s ... il indiquera 2g

La résultante des forces sur le passager de l'exercice est la somme de la force pesanteur, de la réaction du siège et la force centrifuge ... et la résultante de ces forces est égale à la force centrifuge, l'accélération subie est donc uniquement v²/R

Ne pas confondre intensité de la pesanteur et accélération due à la pesanteur sur un corps en chute libre... même si les deux sont notée g.

Assis sur ma chaise, dans ma cuisine, mon corps est soumis à la force pesanteur ... mais ne ressent aucune accélération.

[phys4]

Ce même accéléromètre indiquerait 0 en vol horizontal en ligne droite.

En vol en ligne droite, il vous restera la pesanteur donc l'accéléromètre indiquera 10m/s2 !
Vous avez des interprétations vraiment bizarres, et un accéléromètre ne fait de différence entre la pesanteur et une force centrifuge.
Merci de ne pas embrouiller les problèmes simples.

[Black Jack 2]

En vol en ligne droite, il vous restera la pesanteur donc l'accéléromètre indiquera 10m/s2 !
Vous avez des interprétations vraiment bizarres, et un accéléromètre ne fait de différence entre la pesanteur et une force centrifuge.
Merci de ne pas embrouiller les problèmes simples.

Je te retourne la remarque.
La réponse du corrigé est bonne.
La résultante des forces sur le passager (issue de la force pesanteur, de la réaction du siège et de la force centrifuge) est mv²/R et il subit une accélération v²/R.

Merci de ne pas embrouiller les problèmes simples.

[phys4]

Ha oui ? https://fr.wikipedia.org/wiki/Barom%C3%A8tre_de_Bohr

Cet exemple de problème est réellement ambigu, car il demande un résultat sans donner suffisamment d'éléments.

Dans le cas présent c'est plus direct : un avion en virage s'incline pour garder l'accélération totale perpendiculaire au plan des ailes.
Il ne faut confondre vol horizontal et plan de l'avion horizontal. L'énoncé indique bien accélération subie par les passagers.
Le passager ne fera pas la différence entre pesanteur et accélération centripète.

[Merlin95]

Non ce n'est pas cela le vrai message mais :

J'ai ensuite demandé à l'étudiant s'il connaissait la réponse que j'attendais. Il a admis que oui mais qu'il en avait marre de l'université et des professeurs qui essayaient de lui apprendre comment il devait penser

[Black Jack 2]

Cet exemple de problème est réellement ambigu, car il demande un résultat sans donner suffisamment d'éléments.

Dans le cas présent c'est plus direct : un avion en virage s'incline pour garder l'accélération totale perpendiculaire au plan des ailes.
Il ne faut confondre vol horizontal et plan de l'avion horizontal. L'énoncé indique bien accélération subie par les passagers.
Le passager ne fera pas la différence entre pesanteur et accélération centripète.

Indication d'un accéléromètre "au repos" à proximité de la Terre.

- Soit -g (si on "zérote" la mesure sur la position de la masse par rapport au support lorsque le ressort est non contraint)
- Soit 0 (si on "zérote" la mesure sur la position de la masse par rapport au support lorsque l'accéléréomètre est en place et immobile)

On fait donc ce qu'on veut.
Il existe d'ailleurs maints accéléromètres qui s'auto-zérotent au repos ou qui suppriment la composante continue sur l'axe vertical.

exemple (piqué sur le net):

Les accéléromètres asservis ( accéléromètres pendulaires asservis ) sont des instruments utilisés pour les mesures accélérométriques de moyenne et haute précision.
L’accéléromètre piézoélectrique mesure la dynamique du signal, il ne passe pas la composante continue ...
**********

Accélération = variation de vitesse par rapport au temps
et donc, le -g indiqué sur certains accéléromètres au repos (voir ci-dessus) ne correspond pas à une accélération physique (aucune variation de vitesse).
**************

"Le passager ne fera pas la différence entre pesanteur et accélération centripète."

Tu oublies de nouveau la réaction du siège.

Quelle est la force résultante sur le passager (en tenant compte des 3 forces ... et pas de 2 sur les 3) ?
En déduire l'accélération subie par le passager par F = m.a (en vecteurs)

[phys4]

Tu oublies de nouveau la réaction du siège.

En déduire l'accélération subie par le passager par F = m.a (en vecteurs)

La réaction du siège est toujours liée à l'accélération subie, c'est effectivement F = M*a quelle que soit la direction de a.
Avant le virage a = 10, pendant le virage a = 20, c'est tout ce que donne l'énoncé.
Ensuite il faut savoir comment fait un avion pour prendre un virage.

[Black Jack 2]

La réaction du siège est toujours liée à l'accélération subie, c'est effectivement F = M*a quelle que soit la direction de a.
Avant le virage a = 10, pendant le virage a = 20, c'est tout ce que donne l'énoncé.
Ensuite il faut savoir comment fait un avion pour prendre un virage.

"Avant le virage a = 10"
C'est bien là que git la mésentente.

En dehors du virage, il n'y a aucune variation de vitesse et donc pas d'accélération.
La force F (sur le passager) de F = ma est nulle (en dehors du virage).
vect(F) = vect(Poids) + vect(Réaction du siège)
||F|| = mg - mg = 0
et a = F/m = 0 ... et pas 10

Maintenant, celui qui veut donner au terme "accélération" une autre définition que "variation de la vitesse par rapport au temps" ...

[Deedee81]

Salut,

Maintenant, celui qui veut donner au terme "accélération" une autre définition que "variation de la vitesse par rapport au temps" ...

Et l'accélération de la pesanteur alors ? Elle est existe (et le poids qui lui correspond) même si tu es immobile par rapport au sol ! (en fait en chute libre, le poids est nul justement)

[stefjm]

Assis sur ma chaise, dans ma cuisine, mon corps est soumis à la force pesanteur ... mais ne ressent aucune accélération.

???
Perso, je me sens accéléré vers la terre par mon poids, mais je ne suis pas dans ta tête...

[Deedee81]

???
Perso, je me sens accéléré vers la terre par mon poids, mais je ne suis pas dans ta tête...

Ca dépend du référentiel Mais clairement ci-dessus, le référentiel est celui attaché au sol. Et là sur la chaise, pas d'accélération (le terme "ressentir" est un peu trompeur).

[stefjm]

Forcément, on ne ressent que des forces (voir que des contraintes).
Sur ma chaise, je ressens la chaise et la pesanteur.

[phys4]

Je commence à comprendre d'où proviennent ces raisonnements bizarres, le piège classique de l'accélération coordonnée, c'est à dire l'accélération dans un repère accéléré.
Le repère local terrestre n'est pas un repère inertiel, confusion habituelle entre repère galiléen et repère inertiel.

Calculer la durée la plus courte que le pilote d’un tel avion peut se permettre pour changer de direction de 90 degrés sans que ses passagers ne subissent une accélération supérieur au double de l’accélération gravitationnelle au sol. (Réponse :53,4 secondes) ( g= 10)*»

L'énoncé concerne bien l'accélération subie, donc l'accélération totale, comprenant celle du repère. Il ne s'agit pas de celle que mesurerait un accéléromètre sophistiqué avec un gyroscope qui lui indiquerait des directions figées dans l'espace.

[Black Jack 2]

Salut,



Et l'accélération de la pesanteur alors ? Elle est existe (et le poids qui lui correspond) même si tu es immobile par rapport au sol ! (en fait en chute libre, le poids est nul justement)

Bonjour,

Si je suis immobile sur Terre, mon accélération (variation de vitesse par rapport au temps) dans un référentiel lié à la terre est nulle.
Si je tombe en chute libre (frottement négligé) à proximité de la Terre, mon accélération (variation de vitesse par rapport au temps) dans un référentiel lié à la terre est - g.

Tu n'es pas d'accord avec cela ?
Si non, alors quelle est ta définition de l'accélération (autre que variation de vitesse par rapport au temps).

[B4lbu]

Bonjour,

Si je suis immobile sur Terre, mon accélération (variation de vitesse par rapport au temps) dans un référentiel lié à la terre est nulle.

Immobile = accélération nulle, effectivement. Par contre, vous subissez bien l’accélération de la pesanteur, qui est compensée par une force opposée appliquée par le fauteuil, canapé ou strapontin. Si un pied de la chaise casse, croyez-moi vous allez la sentir l’accélération de la pesanteur …

Donc, à part si l’avion est en orbite dans l’espace ou en chute libre (0 g), il s’appliquera toujours au moins 1 g sur les passagers en mouvement uniforme. Pendant le virage, il s’appliquera 1 g de plus dû à la force centripète, ce qui donne bien les 53.4 s de l’énoncé.

[B4lbu]

à part si l’avion est en chute libre (0 g)

pour voir ce que ça donne :
https://www.youtube.com/watch?v=yJt9VFhV-wY

[phys4]

Donc, à part si l’avion est en orbite dans l’espace ou en chute libre (0 g), il s’appliquera toujours au moins 1 g sur les passagers en mouvement uniforme. Pendant le virage, il s’appliquera 1 g de plus dû à la force centripète, ce qui donne bien les 53.4 s de l’énoncé.

Les deux accélérations sont perpendiculaires, donc ce n'est une somme algébrique, mais vectorielle.
La partie due à la rotation devra être de m/s2,, ce qui ne donne pas le résultat de 53,4 s!
Je ne crois pas que ce résultat fasse partie de l'énoncé.
Ce problème vu sous l'angle accélération peut être difficile à comprendre pour des personnes non habitués à divers référentiels.

Il me rappelle un problème de cinématique analogue, difficile à expliquer avec des accélérations. Je l'avais contourné par une autre méthode, plus proche de la mécanique classique : elle consiste à utiliser les forces subies par le mobile.
Dans le cas présent il suffit de prendre les deux forces qui s'exercent sur le passager , pesanteur mg en vertical et force centrifuge en horizontal. Le passager subit donc une force totale de 2mg compensée par la réaction du siège. Ce qui permet de trouver la force centrifuge :

Il convient de ne pas mélanger les vecteurs forces et accélérations, et de ne convertir qu'en fin de calcul.

[albanxiii]

Le problème d'interprétation qu'on a ici semble être lié au fait qu'on considère le référentiel terrestre comme inertiel alors qu'il ne l'est pas.
On a oublié que la pesanteur est une pseudo force qui est bien commode pour considérer le référentiel terrestre comme inertiel.

[Black Jack 2]

Bonjour,


Immobile = accélération nulle, effectivement. Par contre, vous subissez bien l’accélération de la pesanteur, qui est compensée par une force opposée appliquée par le fauteuil, canapé ou strapontin. Si un pied de la chaise casse, croyez-moi vous allez la sentir l’accélération de la pesanteur …

Donc, à part si l’avion est en orbite dans l’espace ou en chute libre (0 g), il s’appliquera toujours au moins 1 g sur les passagers en mouvement uniforme. Pendant le virage, il s’appliquera 1 g de plus dû à la force centripète, ce qui donne bien les 53.4 s de l’énoncé.

Si un pied casse ... on supprime une des forces qui agit sur le passager (celle de la réaction du support)

On isole le passager (celui sur une chaise dans son salon (ou dans l'avion en vol horizontal à vitesse constante et en ligne droite))
On détermine les forces qui lui sont appliquées : force de la pesanteur et réaction du siège (dans un référentiel terrestre)
On calcule la résultante F de ces forces (on trouve 0 ... dans un référentiel terrestre)
On calcule l'accélération via F = m.a et on trouve 0.... dans un référentiel terrestre évidemment.

On peut évidemment recommencer avec un référentiel de Copernic par exemple ...

Va savoir ce qui est vraiment attendu avec l'énoncé initial ... c'est pourquoi dans mon premier message, j'ai noté que "Cela dépend de l'interprétation de l'énoncé."

Moi, terrien, mes sensations sont liées à la Terre et ma sensation est qu'assis sur une chaise dans ma cuisine, ma vitesse ne varie pas et que donc mon accélération est nulle.