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Porbleme physique (1 - 2)

Posté par
Kevin55700
17-12-14 à 22:02

Bonjour, pouvez vous m'expliquer ces sujets s'il vous plait.
1
Un sauteur en hauteur de 75 kg a une impulsion verticale moyenne de 345 Ns.
Quelle hauteur va-t-il atteindre ?

2
En partant du repos, une skieuse d´evale une colline haute de 50 m et elle arrive
en bas avec une vitesse de 20 m/s. Calculer Wf le travail effectue par les
forces de frottement si la masse totale de la skieuse (´equipement compris) est
de 60 kg. On utilisera g = 10 m/s2

3
** exercice recopié dans un nouveau topic et effacé ** Porbleme physique (3)

4
** exercice recopié dans un nouveau topic et effacé ** Porbleme physique (4)

5
** exercice recopié dans un nouveau topic et effacé ** Porbleme physique (5)


Edit Coll : merci de respecter la FAQ, un problème = un topic
Edit Coll : niveau modifié selon le profil que tu as déclaré

Posté par
prbebo
pb physique 17-12-14 à 23:16

Bonsoir  Kevin55700,

comme tu es nouveau sur ce forum, je te conseille de lire attentivement les règles que l'on trouve ici [lien] (clique sur la maison), c'est à dire notamment :
-  un seul exercice par topic (toi tu en mets 5 d'un coup) ;
-  on ne dépose pas un exercice en attendant que la solution tombe du ciel toute seule : un minimum de recherche personnelle est indispensable, ne serait-ce que pour prouver au correcteur éventuel que tu ne t'intéresses pas uniquement au corrigé.
-  on déclare le plus exactement possible son niveau d'études : tu es en terminale, alors pourquoi poster ton exercice dans la catégorie IUT ?

Voici des indications pour traiter les deux premiers exercices :

1) Le sauteur n'est soumis qu'à son poids ; on doit donc étudier le mouvement d' un mobile dans le champ de pesanteur g uniforme. Le long de la verticale l'altitude z du sauteur est donnée par z(t) = -(1/2)g.t2 + V0t, où V0 est la vitesse verticale à l'instant t = 0. La vitesse à un instant postérieur est vz(t) = -gt + V0, elle s'annule pout t1 = V0/g. Connaissant t1, on peut en déduire zmax. Autres solutions possibles, par exemple en passant par l'énergie potentielle associée au poids.
Pour connaître V0 : une impulsion est par définition le produit d'une force F par un intervalle de temps t généralement petit. Une "impulsion moyenne", je ne vois pas ce que ça veut dire : moyenne sur quoi ? renseigne-toi stp.

2)  L'énergie potentielle de la skieuse au repos est mgz avec z = 50 m. Lorsqu'elle est en bas, cet énergie potentielle est nulle (par convention) et son énergie cinétique est (1/2)mv2. Tu as toute ce qu'il faut pour calculer ces deux quantités. Si Ec < Ep, c'est que cette perte est due au travail des forces de frottements.

A toi de réfléchir à la suite.

Posté par
Kevin55700
re : Porbleme physique (1 - 2) 18-12-14 à 18:27

D'accord, desole.

Je ne vois pas comment faire avec l'energie potentiel...

Pour l'exercice 2 cela va donc faire 1/2xmxv²=mgh ?
mais j'ai aucune inconnu, je connais le poids, la vitesse... et comment le transforme en Travail ... ?
Faut-il faire un bilant des force avec UcN pour f, N,mg et F ?

Posté par
prbebo
pb physique 18-12-14 à 22:04

Exercice 2 :

Il y a trois forces qui agissent sur la skieuse : son poids, la réaction de la piste, et la force de frottement.
-   Le poids est associé à une énergie potentielle Epp (énergie_potentielle_poids) = mgz, où z est la hauteur de la skieuse au-dessus de la partie horizontale de la piste ;
-   La réaction de la piste est normale à celle-ci, donc elle ne travaille pas et son énergie potentielle EpR est constante. On peut prendre cette constante nulle.
-   La force de frottement n'est pas une force conservative. Cela signifie qu'on ne peut pas lui attribuer une énergie potentielle.

L'énergie mécanique est égale à la somme de l'énergie cinétique + l'énergie potentielle, donc ici Em = (1/2)mv2 + mgz. Le théorème de l'énergie mécanique dit que la variation de l'énergie mécanique entre deux points de la trajectoire d'un mobile est égale au travail des forces non conservatives entre ces deux points.

Concrètement, ici, la variation de l a quantité (1/2)mv2 + mgz entre le point de départ de la skieuse et le bas de la piste est égale au travail des forces de frottement.

Point de départ : z = h = 50 m et v = 0, donc Em(dep) = mgh = 60 x 10 x 50 soit 30000 Joules ;
En bas de la îste : z = 0 et v = 20 m.s-1, soit Em(fin) = (1/2)mv2 soit 12000 Joules.

La variation  de Em est donc 12000 - 30000 = - 18000 Joules : c'est le travail des forces de frottement, et il est négatif car ces forces s'opposent au mouvement.

Maintenant, dis-moi : quel est ton niveau exactement ? IUT ou terminale ?

BB.

Posté par
Kevin55700
re : Porbleme physique (1 - 2) 03-01-15 à 17:04

Merci beaucoup pour j'ai compris, un gannd merci
Est ce que tu pourrais m'expliquer comment on trouve 108 cm a l'exercice 1 ?

Posté par
prbebo
Porbleme physique (1 - 2) 03-01-15 à 22:04

Bonsoir Kevin55700,

tu as posté ton exercice le 17/12/14... et tu reviens à la charge seulement aujourd'hui ! On peut dire que toi, au moins, tu auras profité au maximum de tes vacances !

Alors pour l'exercice 1, je te rappelle ce que j'ai déjà expliqué :
*   z(t) = -(1/2)g.t2 + V0t qui donne à chaque instant t la hauteur z(t) atteinte par le sauteur ;
*   vz(t) = -gt + V0 qui donne sa vitesse  chaque instant t.

Pour trouver la hauteur maximale atteinte par le sauteur, il faut calculer l'instant t1 où sa vitesse s'annule, soit t1 = V0/g, et reporter dans la relation qui donne z(t), pour avoir h = z(t1).
Cela n'est possible que si on connait la vitesse V0 avec laquelle qui quitte le sol. Or, l'énoncé indique qu'il "possède une impulsion verticale moyenne valant 345 Ns". Comme je te l'ai indiqué, l'impulsion est le produit de la force F par le laps de temps t durant laquelle elle agit. On sait donc que F.t vaut 345 Ns.
Avec la deuxième loi de Newton on sait aussi que F = m fois accélération = mv/t. Ce qui fournit Ft = mv, et donc v = Ft / m.

Dans cet exercice, Ft vaut 345 Ns, m = 75 kg et v = V0 puisque le sauteur passe de la vitesse nulle à la vitesse V0 durant le laps de temps t. On en tire V0 = Ft / m = 345 / 75 = 4,6 m.s-1.

La vitesse V0 étant connue, le reste n'est plus que du calcul :
On obtient t1 = V0/g = 0,47 s avec g = 9,8 m.s-2, puis h = z(t1) = 1,08 m.

Remarque : Les relations ci-dessus, donnant z(t) et  v(t), conduisent à h = V02/2g, ce qui redonne bien h = 1,08 m.

Autres remarques :

a)  ce n'est pas moi qui t'est "soufflé la bonne réponse (h = 108 cm). Est-ce que tu t'es fait aider ?

b)  quel est ton niveau d'études exactement? IUT ou terminale ?



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