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Calcul du travail d'une force

Posté par
einsteinium
01-04-23 à 19:36

Bonjour ! je sens que c'est une question un peu bête mais je bloque sur un mini exo depuis un moment.
Le but est de calculer le travail de la force suivante : 𝑭 = 𝟐𝒙𝒚𝒆⃗𝒙 +𝒙^2𝒆⃗𝒚 , le long de la courbe y = ax^2, du point x =1 à x= 2. Je sais qu'il faut passer par l'intégrale W = ∫F.dr avec dr le déplacement mais je vois vraiment pas comment inclure le fait que y =ax^2. De plus je sais que la bonne réponse est 15a.

Merci d'avance à ceux qui essayerons de m'aider !

Posté par
vanoise
re : Calcul du travail d'une force 01-04-23 à 21:03

Bonsoir
Tu peux commencer par exprimer les composantes du vecteur force en fonction de x et des vecteurs unitaires.
Le vecteur déplacement élémentaire s'écrit de façon générale :

d\overrightarrow{r}=dx.\overrightarrow{e_{x}}+dy.\overrightarrow{e_{y}}

Compte tenu de la trajectoire parabolique, les deux déplacements élémentaires ne sont pas indépendants puisque le vecteur déplacement élémentaire est à chaque instant colinéaire à la tangente à la trajectoire :

dy=\left(\frac{dy}{dx}\right).dx=2a.x.dx

Tu vas ainsi obtenir un travail élémentaire qui ne dépend que de a, x et dx. Reste à intégrer...

Posté par
einsteinium
re : Calcul du travail d'une force 02-04-23 à 13:10

Merci pour votre réponse
Si j'exprime la force en fonction de x je trouve : 𝑭 = 𝟐a𝒙^3𝒆⃗𝒙 +𝒙^2𝒆⃗𝒚
Et dr = dx𝒆⃗𝒙 +2ax dx𝒆⃗𝒚
J'ai ensuite W = ∫F.dr =  ∫(𝟐a𝒙^3 +𝒙^2).(dx+2ax dx)
Est ce que je peux factoriser pour avoir :
W =  ∫(𝟐a𝒙^3 +𝒙^2).(1+2ax)dx
Là encore je bloque parce qu'en intégrant je trouve des puissances de a et x trop élevées.. j'arrive pas à comprendre où est-ce que je me trompe

Posté par
vanoise
re : Calcul du travail d'une force 02-04-23 à 13:20

Tu te trompes dans le calcul du produit scalaire \vec F\cdot{d\vec r}.

Posté par
einsteinium
re : Calcul du travail d'une force 02-04-23 à 13:32

Donc jusque là c'est correct ? : W =  ∫(𝟐a𝒙^3 +𝒙^2).(1+2ax)dx

Posté par
vanoise
re : Calcul du travail d'une force 02-04-23 à 14:06

Non. Reprend le calcul du produit scalaire.

Posté par
einsteinium
re : Calcul du travail d'une force 02-04-23 à 15:02

Après une heure de recherche je n'arrive toujours pas à voir mon erreur, dans le produit scalaire j'ai simplement exprimé chaque vecteur en fonction des expressions que j'ai trouvées avant. Est-ce que ça veut dire que je n'ai même pas correctement exprimé ces vecteurs ?
merci

Posté par
vanoise
re : Calcul du travail d'une force 02-04-23 à 15:18

Je récapitule.

\overrightarrow{F}\;\left(\begin{array}{c}
 \\ 2a.x^{3}\\
 \\ x^{2}
 \\ \end{array}\right)\qquad d\overrightarrow{r}\;\left(\begin{array}{c}
 \\ dx\\
 \\ 2a.x.dx
 \\ \end{array}\right)
 \\ 
 \\ \delta W=\overrightarrow{F}.d\overrightarrow{r}=2a.x^{3}dx+2a.x^{3}.dx=4a.x^{3}.dx
 \\ 
 \\ W=\int_{1}^{2}4a.x^{3}.dx=...

Je te laisse terminer...

Posté par
einsteinium
re : Calcul du travail d'une force 02-04-23 à 15:28

Ah oui c'est bon merci beaucoup j'ai compris !!!!!!!! Merci pour le temps que vous m'avez accordé



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