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Niveau maths sup
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Calcul du travail en looping (simple)

Posté par
charlu178
10-05-14 à 17:20

Bonjour,

Je suis en prépa et ça va faire 30min que je cherche sur un truc bidon...
Dans la correction d'un DS, le prof. effectue le calcul du travail (pour appliquer par la suite le TEC) du poids sur un skieur (point ponctuel) en looping (donc trajectoire circulaire) en utilisant la variation d'énergie potentielle.
J'ai voulu le calculer en appliquant F scalaire "le déplacement" sauf que j'arrive à l'opposé du résultat attendu qui est mgR(1-cos) et en regardant sur le net... impossible de trouver cette démarche, n'est utilisée que la variation d'Ep...
Donc pourriez-vous m'aider à trouver où je me suis trompé?

J'ai fait la projection du poids sur le vecteur e : -mgsin et du vecteur déplacement : Rd
Ca nous donne donc -mgRsind à intégrer entre 0 et et comme la primitive de sinus est -cos, j'obtiens mgR(cos-1)... Help

Merci d'avance

Posté par
magisterien
re : Calcul du travail en looping (simple) 10-05-14 à 23:56

Bonsoir,

Je ne sais pas comment tu mesures l'angle ici.

Si on décrit le problème 2D dans une base cartésienne ux,uy  avec uy aligné avec le champ de gravité, P = -mg uy

Soit a, l'angle.

OM = R ur avec ur = cos a ux + sin a uy
dOM = R da (-sina ux + cosa uy) = R da ua

Le travail élémentaire
F.dOM = -mgRda cosa qui intégré donne -mgRsina
alors je ne sais pas comment tu mesures l'angle si tu prends par rapport à la verticale alors on aurait mgR(cosa -1) comme tu as écrit.

En revanche ce que l'on a calculé n'a rien à voir avec l'énergie potentielle.

L'énergie potentielle c'est le travail qu'il faut fournir CONTRE les forces extérieures pour exister en un point donné. Donc Ep = - int F.dOM  .. d'où ton signe "-" qui manque

Posté par
charlu178
re : Calcul du travail en looping (simple) 11-05-14 à 01:59

c'est par rapport à la verticale (rayon du bas) mais sur internet partout c'est bien mgR(1-cos)
Et si car le travail est égal à une différence d'énergie potentielle car dW=-dEp

Posté par
magisterien
re : Calcul du travail en looping (simple) 11-05-14 à 14:24

La signification physique est beaucoup plus importante que la formule mathématique. Bref,

si c'est par rapport à la verticale, alors on prend ux vertical pointant vers le bas et uy horizontal pointant vers la droite
OM = R ur avec ur = cos a ux + sin a uy
dOM = R da (-sina ux + cosa uy) = R da u
et puisque ici P = mg ux alors -P.dOM = mgR sina = -mgR(cosa -1) = mgR(1-cosa), l'énergie potentielle augmente donc bien quand a augmente.

Posté par
charlu178
re : Calcul du travail en looping (simple) 11-05-14 à 20:11

Sauf que je l'ai saisi la signification physique, mais je veux savoir appliquer la formule du travail, c'est pas aberrant je pense.
Mais tu as utilisé ici un repère (O,ux,uy) fixe.
C'est pas possible sans celui-ci?
En fait je voulais juste savoir si quelqu'un pouvait déceler l'erreur de mon calcul car si j'ai à refaire un calcul de travail en polaire lors du concours, je veux être armé :/ (de plusieurs façons)

Sinon merci pour la méthode du repère fixe

Posté par
magisterien
re : Calcul du travail en looping (simple) 11-05-14 à 22:05

charlu178, tu le fais exprès pour m'embêter où alors tu ne lis pas ce que j'ai écris ?

Une dernière fois:
Ton calcul du travail est BON !!! Ton calcul du travail de la force est BON, CORRECT !! Je te l'ai fais via une autre base pour le confirmer !!

EN REVANCHE, ce qui est FAUX, c'est de considèrer que l'énergie potentielle est égale au travail de cette force. L'énergie potentielle vaut l'OPPOSE !!! Encore une fois, l'énergie potentielle c'est le travail CONTRE CONTRE CONTRE CONTRE les forces extérieures.

Posté par
charlu178
re : Calcul du travail en looping (simple) 16-05-14 à 15:15

J'ai jamais dit le contraire, mais ça ne résolvais pas le problème Car le résultat que j'étais censé obtenir était bien calculé par l'opposé de la variation de l'énergie potentielle (surtout que ça a été fait par mon prof de physique et sur tous les sites que j'ai vu)



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