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intensité de la force

Posté par
roger12
02-03-15 à 11:47

BONJOUR,

une grande roue de foire tourne a la vitesse  tours par minute
Les passagers assimilés a des points materiels decrivernt un cercle de rayon 9metre .
g= 9,8

1°DETERMINER L'ACCELERATION CENTRIPETE DES PASSAGER?

V=R*(4*2pi/60)
=9*(25/60)
=9*0,41
=1.58 m/S

A=v^2/R
=1.58^2/9
=3.76 m/s2

2°DETERMINER L'INTENSITE DE LA FORCE QU'EXERCE LE SIEGE SUR UN PASSAGER DE MASSE 40 KG A L'ALTITUDE H=R? la bonne reponse est

A)256N
B)329N
C)387N
D)423N

normalement f=m*a donc 40*1.58= 63.2N
JE NE SAIS PAS

MERCI D'AVANCE

Posté par
picard
re : intensité de la force 02-03-15 à 18:14

Bonjour.
La vitesse de rotation de la roue est-elle bien 4 tours par minute ? Vous ne l'avez pas indiquée.

Citation :
V=R*(4*2pi/60)
=9*(25/60)
=9*0,41
=1.58 m/S
Revoyez donc la dernière application numérique, ça ne va pas.

De même...
Citation :
A=v^2/R
=1.58^2/9
=3.76 m/s2
Ca ne va pas non plus.

Pour la question 2, il vaudrait mieux être plus méthodique, faire le bilan des forces qui s'appliquent au passager puis appliquer la seconde loi de Newton.

A vous.

Posté par
roger12
re : intensité de la force 02-03-15 à 19:45

Pour la question 1, je me suis trompé au calcul

V=9*0,41=3,69 m/S
DONC

A= (3,69^2)/9=1,58 M/S2


POUR LA QUESTION 2, bilan des forces est

p+g=0

Posté par
picard
re : intensité de la force 03-03-15 à 10:14

Citation :
POUR LA QUESTION 2, bilan des forces est

p+g=0
Non, ça ne va pas pour au moins trois raisons...
     les lois de Newton sont des lois vectorielles
     le passager n'est pas immobile dans le référentiel terrestre
     g n'est pas une force


Pour v et a, les calculs sont maintenant corrects ; attention, l'unité d'accélération est m.s-2 et non M.S-2.

Posté par
roger12
re : intensité de la force 06-03-15 à 16:53

Bonjour,
il y a que deux vecteurs qui s'annulent

P+N=0

LA seconde loi de Newton est:

la somme des forces est égales à masse * a(vecteur) acceleration
donc

40*1,58=63,2N mais c'est faux

Posté par
picard
re : intensité de la force 07-03-15 à 09:19

Citation :
il y a que deux vecteurs qui s'annulent

P+N=0
Si vous travaillez dans un  référentiel terrestre, la somme des forces n'est pas nulle.

Citation :
la somme des forces est égales à masse * a(vecteur) acceleration
Il faut donc écrire :    \vec P + \vec N = m\vec a

Faites un schéma représentant les deux forces et l'accélération, puis projetez les vecteurs sur un axe vertical.

Posté par
J-P
re : intensité de la force 07-03-15 à 10:07

Dans un référentiel lié au siège (non galiléen)

Le passager est immobile et donc les forces sur le passager se compensent ... mais il faut aussi tenir compte des forces inertielles (puisque le référentiel n'est pas galiléen)

Avec R la réaction du siège : vect(R) + vect(P) + vect(Fc) = 0

Avec Fc la force centrifuge sur le passager.

Quand l'altitude du passager est R, Fc est horizontale et vaut mw²R = 40 * (4 * 2Pi/60)² * 9 = 63,16 N (horizontale vers l'extérieur du cercle)

P = mg = 9,8 * 40 = 392 N (vertical vers le bas)

|R|² = 63,16² + 392²

|R| = 397 N

Aucune des réponses proposées ne convient (probablement une erreur de frappe dans la réponse proposée C ???)
-----
Tu peux aussi étudier le mouvement dans un référentiel terrestre ... la force centrifuge n'apparaîtra plus, mais sera remplacée par une force centripète qui ...
Cette approche est souvent privilégiée dans l'enseignement de nos jours. Cela n'arrange pas le ressenti des étudiants pour traiter ces problèmes, mais ce n'est que mon avis.

Le résultat final doit évidemment être le même.

Posté par
roger12
re : intensité de la force 07-03-15 à 11:17

Merci beaucoup J-P

Posté par
roger12
re : intensité de la force 07-03-15 à 11:54

J'ai la meme question pour les altitude qui changent:

h=R/2 Je trouve mw²R = 40 * (4 * 2Pi/60)² * 4,5 = 31,58 N
P = mg = 9,8 * 40 = 392
donc
|R|² = 31,58² + 392²

|R| = 393 N

LES REPONSES PROPOSER SONT 281 N , 324 N  ,  397 N  , 441 N   ,

ET POUR H=0

on a
mw²R = 40 * (4 * 2Pi/60)² * 0 = 0

P = mg = 9,8 * 40 = 392
donc
|R| = 392 N
  
LES REPONSE PROPOSER SONT 235 N , 364 N  ,  402 N  , 455 N   ,

Posté par
picard
re : intensité de la force 07-03-15 à 14:32

Salut JP !

Heureusement que tu es passé par là, car j'étais parti sur une fausse piste en envisageant la nacelle au sommet de sa trajectoire, c'est à dire à l'altitude 2R et non R...
De plus j'étais tout à fait sûr de mon coup car j'obtenais Rsiège = 329 N qui est bien une des solutions proposées !

Effectivement, si l'altitude est R, aucune des solutions ne convient, bizarre !

Posté par
J-P
re : intensité de la force 08-03-15 à 10:36

Salut picard

Posté par
J-P
re : intensité de la force 08-03-15 à 10:50

roger12,

Il faudrait avoir un énoncé correct.

Dans la question primitive, le rayon de la roue est 9 m et voila que dans la question du 07-03-15 à 11:54 tu emploies R = 4,5 m.



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