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DM mécanique, force, vecteur accélération

Posté par
Amandaa
17-01-15 à 17:37

Bonsoir à tous,
voilà après une longue absence de 1 mois au lycée, j'ai perdu un peu le rythme,
on m'a donner un DM un faire mais je n'y comprend rien même avec le cours.

Doc 1;
Le service doit être exécuté comme suit : immédiatement avant de commencer à servir, le serveur doit avoir les deux
pieds au repos sur le sol derrière (c'est-à-dire plus loin du filet que) la ligne de fond entre le prolongement imaginaire
de la marque centrale et de la ligne de côté.
La balle de service doit passer au-dessus du filet. (d'une hauteur de 1,07m) et toucher le sol dans le carré de service opposé en diagonale, ou sur l'une des lignes qui limitent ce carré, avant que le relanceur de la renvoie.

Données:
Masse de la balle de tennis: mballe =56,7g
Masse raquette: 365g
Constante de pesanteur à Paris: g= 9,81 m.s^-2
Vitesse initiale de la balle; V0= 210 km/h

Le but de cet exercice propose d'analyser un service de Novak Djokovic lors de la finale de Rolland Garros le 27/05/2012 qui l'opposa à Rafael Nadal.

I/ Etude du mouvement de la balle ( après le choc)
Djokovic qui mesure 1,88 m, frappe ce service à une hauteur de 2,88m.


1) faire le bilan des forces qui s'applique à la balle de tennis, vous exprimerez ces forces dans le repère (0,I,J). Les représeter sur le schéma.
2) Etablir le vecteur accélération de la balle lors du mouvement.
3) Etablir les équations horaires du mouvement de la balle.
4) Quelle est l'équation de la trajectoire y=f(x)
5) Définir "la portée" de la balle. A quel instant cela correspond-ils? En déduire la portée de la balle dans le cas présent.
6) Le service est-il valable? justifier
7) Citer plusieurs paramètres que l'on n'a pas pris en compte, qui pourraient modifier la portée.


Merci de m'aider car je suis vraiment perdue.

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 17:44

Salut,

Si tu as un doute concernant les questions de cours, prière de se référer à la fiche de l'île ici :

Mouvement d'un projectile dans le champ de pesanteur

De cette façon, tu peux démarrer l'exercice sans problème

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 17:52

Oula .. ! c'est incompréhensible sérieux mais merci quand même

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 17:53

Mais non,

Commence par faire un schéma propre sur Paint de la situation.

En mécanique c'est la première étape pour commencer

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:01

Je sais pas si c'est comme ça

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:02



DM mécanique, force, vecteur accélération

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:08

Ensuite, la question suivante consiste à se poser la question :

est-ce que la direction du vecteur vitesse est horizontale ?

Il y a-t-il un élément dans l'énoncé sur le sujet ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:11

Le vecteur vitesse = v0?

Si c'est le cas oui ! il est horizontale

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:14

Dans l'énoncé, rien n'est dit sur le sujet, à moins que tu aies un schéma déjà préparé ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:19

le schéma que j'ai fait est dans l'énoncé

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:19

Le vecteur était représenté comme cela dans ton énoncé ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:22

oui il était horizontale

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:24

Ok, très bien

On a un schéma.

Tu peux répondre alors aux questions suivantes :
* quel est le système étudié ?
* quel est le référentiel d'étude ?
* quelles sont les forces en présence agissant sur le système ?
* peux-tu les représenter sur ton schéma ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:34

Le système étudié est la balle?
Le référentiel est galiléen?
il y a le poid? il y a des forces de frottement

parcontre je sais pas comment les représenter

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:37

Oui TB !

On suppose qu'on néglige les forces de forcements, donc on ne les étudiera pas.

Pour le poids, tu connais la direction de la gravité non ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:39

vers le bas

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 18:47

Tout à fait
donc tu peux me la représenter

Ensuite, quel principe fondamental tu vas utiliser ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:24

le principe d'inertie?

je sais pas où mettre la force du poids,

DM mécanique, force, vecteur accélération

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:28

On suppose qu'est à l'état initial donc la première représentation du poids me va

Quelle loi utiliser ensuite ?

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:28

Ce n'est pas le principe d'inertie.

Regarde la fiche

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:34

La deuxième de newton,
je garde le vecteur P en gris?
En faite sur le schéma du début y'avait B apres le filet

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:37

Oui c'est ça !

Tu peux l'écrire la loi ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:45

vecteurF = m. vecteur a

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:52

Bah voilà,

Du coup tu peux exprimer une première relation à partir de la loi non ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:54

vecteur P= m.vecteur a ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:55

mais P c'est aussi m.g non?

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:56

Oui c'est ça, mais attention, tu parles en valeur et non en vectoriel.

Parce qu'après il faut faire attention au sens du repère.

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:57

aaaaaaaaaaah!

P= m. vecteur a = m. vecteur g

donc m.vecteur a = m.vecteur g
donc vecteur g= vecteur a?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:58

Donc P=m*g
et aussi P=m*a

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 19:58

OUI !
Ensuite, quelle est la définition de l'accélération d'un solide ?

Aide-toi de la fiche au besoin

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:04

l'accélération c'est la variation de la vitesse, le vecteur accélération c'est la dérivé du vecteur vitesse par rapport au temps donc

vecteur a(t) = d*vecteur v / dt

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:21

Alors,

si on résume un peu :

Citation :


* Système : la balle de tennis de masse m et de centre d'inertie G

* Référentiel : le terrain de tennis, référentiel terrestre supposé galiléen

* Bilan des forces :
- le poids de la balle : \vec{P}=m.\vec{g} = -m.g.\vec{u_z} (si \vec{u_z} est le vecteur unitaire de l'axe Oz
- on néglige la poussée d'Archimède et les forces de frottement

* Schéma de la situation à l'état initial :

DM mécanique, force, vecteur accélération

* D'après la deuxième loi de Newton :

\vec{P} = m.\vec{a} 
 \\ \Leftrightarrow m.\vec{g} = m.\vec{a}
 \\ \Leftrightarrow \vec{g} = \vec{a}
 \\ \Leftrightarrow \boxed{\vec{a} = -g\vec{u_z}}
 \\

Par définition du vecteur accélération du système :

\vec{a}=\dfrac{d \vec{v}}{dt}

soit par intégration :

\vec{v} = -g.t.\vec{u_z} + \vec{v_0}

mais par définition du vecteur vitesse :

\vec{v}=\dfrac{d \vec{OG}}{dt}

d'où

\vec{OG} = -\dfrac{1}{2}.g.t^2.\vec{u_z} + \vec{v_0} + \vec{OG}



Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:24

Petite erreur :

\vec{OG} = -\dfrac{1}{2}.g.t^2.\vec{u_z} + \vec{v_0} + \vec{OG_0}

ensuite :

\vec{v_0} = v_0.\vec{u_x} (si \vec{u_x} est le vecteur unitaire de l'axe (Ox)

et

 \\ \vec{OG_0} = (\vec{OG})_{t=0} = +H.\vec{u_z}

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:26

Soit :

\boxed{\vec{OG} = -\dfrac{1}{2}.g.t^2.\vec{u_z} + v_0.\vec{u_x} + H.\vec{u_z}} (relation 1)

Si on projette la relation 1 sur les axes (Oz) et (Ox) on obtient quoi ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:33

attend j'ai pas compris le vecteur uz

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:36

Apparemment tu es allée dîner :

\boxed{\vec{OG} = -\dfrac{1}{2}.g.t^2.\vec{u_z} + v_0.t.\vec{u_x} + H.\vec{u_z}}

(désolé pour l'erreur : \vec{OG} = -\dfrac{1}{2}.g.t^2.\vec{u_z} + \vec{v_0}.t + \vec{OG_0})

(si on intègre par rapport au temps)

je projette la relation sur les deux axes :

Par rapport à l'axe (Oz) :

z = -\dfrac{1}{2}.g.t^2 + 0 + H
 \\ 
 \\ x = +v_0.t

si les coordonnées du vecteur position sont \vec{OG} (x;z)

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:37

Bah en maths, quand tu as un repère, il y a un vecteur unitaire défini pour chaque axe non ?

Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:38

j'ai l'impression que je suis bête je comprend rien du tout, c'est quoi G? sur le schéma du DM ya pas de G ou de Uz

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:45

J'ai un peu changé les données :

Reprends ma démonstration avec :

Citation :

G = D \Rightarrow \vec{OG} = \vec{OD}
 \\ \vec{u_z}= \vec{j}
 \\ \vec{u_x}=\vec{i}


Posté par
Amandaa
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:45

Je dois quitter l'ordinateur désolé! merci de ton aide

Posté par
gbm Webmaster
re : DM mécanique, force, vecteur accélération 17-01-15 à 20:46

Dommage ...

J'espère que tu auras compris.

Bonne soirée



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