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Niveau seconde
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Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (Newton)

Posté par vanja (invité) 13-08-07 à 15:18

Bonjour à tous! J'ai besoin de votre aide pour l'exercice suivant:

Une skieuse commence à dévaler une pente inclinée à 30°. En supposant que le coefficient de frottement dynamique = 0.1, déterminez son accéleration et sa vitesse après 6s.

J'ai vraiment aucune idée par où dois-je commencer. Je vous remercie d'avance pour votre aide!

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 15:26

Re - bonjour,

Par où commencer ? Toujours par un dessin

Un bilan des forces...
Une décomposition des forces selon deux axes : l'un parallèle à la pente et l'autre perpendiculaire à cette pente
Ecrire l'équation de la dynamique qui te permettra de connaître l'accélération en fonction des forces en présence.
Résoudre... (à tout à l'heure...)

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 15:47

Un coup de pouce ?

Tu as choisi comme niveau seconde... Je ne pense pas me tromper en écrivant que cet exercice est du niveau terminale en France.

Selon moi il sera plus facile de déterminer d'abord la vitesse après 6 secondes et d'en déduire l'accélération après 6 secondes. Mais j'attends tes remarques (et tes solutions...)

Posté par vanja (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 16:02

ici en belgique cela fait partie du programme de la 4e année secondaire (en France niveau seconde)

je n'arrive pas à déterminer d'abord la vitesse  après 6 secondes car v=a.t ou v=e/t et là je ne connais pas la valeur espace. Est-ce qu'il faut utiliser le coefficient ou l'angle pour déterminer l'accélération et ainsi après je pourrais trouver la vitesse aussi...

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 16:11

Il faut vraiment faire dans l'ordre que je t'ai indiqué (15 h 26, message 1217811)

Dessin...

Les forces : le poids (vertical), la réaction de la piste (perpendiculaire à la piste), la force de frottement (parallèle à la piste et vers le haut de la piste, opposée à la vitesse qui est vers le bas)

Le poids doit être décomposé en deux forces : l'une parallèle à la piste (et vers le bas ; c'est la force motrice) l'autre perpendiculaire à la piste et vers le bas : elle permet de déterminer la réaction de la piste qui est égale et opposée à cette composante ; et tu as besoin de connaître cette réaction de la piste pour pouvoir déterminer la force de frottement qui est proportionnelle ET à cette réaction ET à la vitesse.

Connais-tu la formule qui permet de calculer la force de frottement dynamique ?

Posté par vanja (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 16:19

D'accord...je vais faire comme ca
En effet j'ai trouvé deux formules dans le livre que j'ai pour calculer Ffd et j'ai essayer de le calculer mais il me faut la masse :/
Voilà les deux formules : * Ffd = G.sin; - m.a
                          * Ffd = k.G = k.Fp (k= coefficient)

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 16:25

Tu auras la bonne surprise que la masse s'éliminera de l'équation finale ; nous n'en avons pas besoin.

Si ||\vec{R}|| est le module de la force de réaction de la piste alors la force de frottement dynamique est

3$ \vec{F_{fd}}\,=\,-k.||\vec{R}||.\vec{v} en notant 3$ \vec{v} la vitesse.

Que valent
. la composante motrice du poids (parallèle à la piste) ?
. la réaction du sol ?
. et donc (littéralement pour l'instant) la force de frottement ?

Posté par vanja (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 16:37

ok je verrais avec cette formule et dans le cas où je trouve une reponse correcte je vais l'envoyer Merci encore!!!

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 16:37

N'hésite pas. C'est un bel exercice !

Posté par vanja (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 16:43

Et en ce qui concerne la réaction du sol :
R=m.g.cos; Mais je dois bien l'avouer pour moi c'est très difficile car je suis pas très douée en physique...Et un exercice pareil c'est l'horreur pour moi

Posté par kiki02 (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 16:46

Coll,

J'ai déjà résolu cet exercice avec toi il y a quelque temps.
Comment met-on un lien dans un message ?

(Sinon il faut mettre dans le moteur de recherche skieuse - physique et seconde, et on tombe sur notre discussion )

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:04

Bonjour kiki02

Je ne crois pas, il me semble que je m'en souviendrais. Si tu le retrouves, indique le numéro du sujet (tout en haut de l'écran pour celui-ci tu peux lire "forum-sujet-144322"). Je mettrai le lien. Mais vraiment je ne crois pas que nous ayons fait cet exercice ensemble.

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:12

vanja >>
Je découvre ta réponse de 16 h 43

En adoptant un axe des abscisses parallèle à la piste et orienté vers le bas,
un axe des ordonnées perpendiculaire à la piste et orienté vers le haut :

La composante du poids parallèle à la piste (axe Ox) vaut m.g.sin(30°)
La composante du poids perpendiculaire à la piste (axe Oy) vaut -m.g.cos(30°)
Donc la réaction du sol (perpendiculaire à la piste, axe Oy) vaut +m.g.cos(30°)

La force de frottement (parallèle à la piste, axe Ox) vaut -k.m.g.cos(30°).v(t)
en notant v(t) le module de la vitesse à l'instant t

Tu peux maintenant écrire la relation fondamentale de la dynamique : le produit de la masse par l'accélération (qui est une fonction du temps) est égal à la somme des forces appliquées.

Posté par kiki02 (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:15

Bonjour Coll,

Je te donne le lien de cet exercice.("forum-sujet-140353.html")
J'ai vraiment peiné sur cet exercice, Je m'en souviens encore, il y a un dessin, plein d'explications qui m'ont permis de progresser
Vanja doit vraiment le voir !

Posté par
J-P
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:15
Posté par kiki02 (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:21

Coll,

J'ai déjà fait quelques exercices de décomposition des forces.
Tu écris à 17:12
"Tu peux maintenant écrire la relation fondamentale de la dynamique : le produit de la masse par l'accélération (qui est une fonction du temps) est égal à la somme des forces appliquées."

On écrit cette relation forces = ma lorsque le mobile est en mouvement.

Parfois dans certains exercices, on écrit forces = ma
et dans d'atres on écrit forces = 0.
On écrit soit l'une ( = 0 si on est en équilibre statique) et l'autre quand on est en équilibre dynamique (= ma).
J'ai parfois encore des difficultés à savoir quand on doit utiliser l'une et parfois l'autre.
Merci de ta réponse.

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:30

Bonjour et merci J-P pour le lien.

Merci aussi kiki02 d'avoir retrouvé cet exercice.

Mon problème : je n'utilise pas la même formule pour le frottement dynamique que dans l'exercice en référence ; j'étais parti sur une force de frottement proportionnelle à la vitesse et donc résolution par une équation différentielle
v(t) = g.tan(30°){1 - exp[-k.g.cos(30°).t]}
v(6) = 5,74 m.s-1 pour une vitesse limite de 5,77 m.s-1
et a(6) = 0,0277 m.s-2

Mais je crois que cette solution n'est pas celle qui est demandée.

Donc il faut utiliser une force de frottement proportionnelle à la réaction du sol mais pas proportionnelle à la vitesse. Selon moi ce n'est pas du frottement dynamique.

Quel est ton avis J-P ? Merci par avance.

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:34

kiki02 >>
Ta question de 17 h 21 :
On doit toujours utiliser forces = m.a

Quand le mouvement est uniforme alors l'accélération a est nulle et donc forces = 0 (c'est aussi la première loi de Newton, quand la somme des forces est nulle le mouvement n'est pas accéléré, il est uniforme dans le référentiel galiléen considéré)

Quand le mouvement est accéléré ou décéléré alors l'accélération a 0 et la somme des forces n'est pas nulle...

Posté par kiki02 (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:36

Coll,

Notre livre nous donne comme réponse
a) 4,1m/s² et 24 m/s

(il ne nous donne pas le développement )

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:39

Merci kiki02 donc c'est bien l'exercice Physique-Dynamique-skieuse

Je ne le reconnaissais pas car j'étais parti sur une hypothèse beaucoup plus compliquée que je n'avais jamais traitée avec toi.

Posté par kiki02 (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 17:40

Juste ! Expliquer comme cela cela est évident !

Merci de ta réponse.

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 18:03

Je t'en prie
A une prochaine fois !

Posté par vanja (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 19:18

Merci à tous!!!Vous êtes vraiment une grande aide...Cela fait des semaines que j'essaye de résoudre cet exercice et c'etait le seul que je n'arrivais pas à faire...c'est pour ma deuxieme session d'examens que j'etudie et j'ai eu peur que le prof  me donne justement celui là et que je ne saurais pas le faire Donc,encore une fois MERCI!

Posté par kiki02 (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 19:37

Bonjour Vanja,

Je possède le même livre que toi (De Boeck)et j'ai déjà avec l'aide de Coll, résolu au moins une cinquantaine d'exercices de ce livre (des plus simples ou plus compliqués (* ou **)
Recherche dans le moteur de recherche avec la recherche avancée
avec "Bonjour" (mot à rechercher) (je dis bonjour à chacun de mes messages)
Classe : seconde
auteur : kiki02

Tu trouveras tous les exercices que j'ai fait avec Coll ou les autres correcteurs aussi efficaces les uns que les autres

bonne recherche

Posté par vanja (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 19:44

Merci!J'etais justement entrain d'ecrire pour te demander si tu avais le meme livre que moi...En effet,les chapitres à etudier pour l'examen sont: "Newton","Puissance,Travail,Energie" et "Optique"(ce qui malheureusement ne se trouve pas dans le livre ).J'ai reussi a faire la plupart des exercices toute seule mais je blocke sur certains...Je vais voir ce que toi et Coll avait fait et je sais d'avance que ca me servira beacoup

Posté par kiki02 (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 19:49

Je suis également en 4 secondaire en Belgique. Dans quelle école tu es ?
J'ai résolu au moins 10 exercices en optique avec Coll. et crois moi des vraiment compliqués !
En cas de problème sur un exercice d'optique, Coll est plus qu'un champion !
Et il explique toujours très très bien !
Avec lui, j'ai compris beaucoup de choses que je n'avais pas compris en classe alors n'hésites pas

Posté par vanja (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 19:59

Je vais à l'Athenée Serge Creuz.Et j'ai vraiment eu un prof(en effet c'est un pharmacien) cette année dont son but était de nous faire tous rater... C'est la 1ere fois que j'ai un examen de passage   Il m'a couté deux mois de vacances hahaha Et toi,dans quelle école est tu?

Posté par kiki02 (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 20:04

Je suis à arlon.
C'est aussi la première fois que j'ai un examen de passage !
Mais tu es sur la bonne voie puisque tu as trouvé le site qui va te permettre de réussir ! On t'aide ici toujours avec plaisir et les réponses sont toujours ... N'hésite pas à mettre tes exercices sur le site tu trouveras beaucoup d'aide. Et avec le travail, on y arrive toujours.

Posté par vanja (invité)re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 20:09

Merci et non je n'hesiterais pas Tu as aussi un examen de passage en physique? Si oui,d'apres ce que j'ai lu tu t'en sors pas mal et tu vas reussir...T'inquiete pas.

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice de physique: loi fondamentale de la dynamique (New 13-08-07 à 21:20

Bonsoir à toutes les deux...

Vous me gênez ...

vanja >> (et toi aussi peut-être kiki02) : pour ton information, j'ai calculé la tension du câble. Tu peux constater que ce n'était pas la question la plus facile ; mais en la comprenant bien, tu fais un nouveau progrès...

Exercice de physique: dynamique-loi de Newton



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