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Calculer la resistance sur une pente de 10%

Posté par jeffersonik (invité) 02-03-07 à 21:04

Salut j'ai un problème à une seul question, j'aimerais bien un peu d'aide svp


Une moto (avec son pilote) de poids égal à 3500N, roule sur une route horizontale à la vitesse constante de 80km.h-1.
La force motrice exercée par l'action du sol sur les roues motrices est une force constante parallèle au sol égale à 500N.
1/a) décrire les actions exercées sur le système ( moto; pilote) considéré comme un solide. Schématiser la motro et representer les différentes actions mécaniques.
FAIT
b) Calculer la valeur de la force resistante parallèle au sol lorsque la vitesse est constante
FAIT : 500N (Force resistante = force motrice)

2/La moto aborde une côte de pente 10%. Elle conserve sa vitesse précédente et la force résistante est la même.
a) Schématiser la situation
FAIT
b) calculer la nouvelle valeur de la force motrice.


Voilà donc la question qui me pose problème (celle surligné) je sais qu'il faut calculer la pente etc...Mais en fait je suis sur de rien donc j'aimerais un coup de main merci!

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 02-03-07 à 21:39

Bonsoir jeffersonik

Aussi longtemps que la moto est sur une portion de route horizontale, la force motrice (pour que la vitesse reste constante) s'oppose aux seules forces de frottement.

Maintenant que la monte monte une pente à 10 %, il faut augmenter la force motrice si l'on veut conserver une vitesse constante parce que cette force motrice doit s'opposer :
. aux forces de frottement, dont l'énoncé dit qu'elles sont constantes
. à une composante du poids, la composante parallèle à la route ; que vaut cette composante ?

Posté par jeffersonik (invité)re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 02-03-07 à 22:42

ha ok, et cette composante vaut 3500N n'est-ce pas?

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 07:37

3 500 N c'est le poids de la moto et de son pilote. Si la composante parallèle à la route valait 3 500 N cela signifierait une route verticale... Un peu trop quand même. La pente de la route est de 10 % ; cela signifie que pour 100 m parcourus sur cette route la différence d'altitude est de 10 m

L'angle de la route avec l'horizontale est donc tel que sin = 0,10

Que vaut la composante du poids parallèle à la route ?

Posté par jeffersonik (invité)re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 11:14

Ha ok, je suis vraiment pas sur du tout car je n'ai jamais fait ce type d'exo en cours donc j'espère ne pas dire de bêtise, il faire 3500 * sin(0.1)

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 11:17

Oui, la projection du vecteur réprésentant le poids selon un axe parallèle à la route donne une composante dirigée vers l'arrière (comme la force de frottement avec laquelle elle va s'additionner) dont la valeur est P.sin = 3 500 * 0,1 = 350 N

Posté par jeffersonik (invité)re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 11:21

oké et donc la nouvelle valeur de la force resitante c'est 350 + 500 = 850N c'est bien cela?

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 11:23

Eh oui !

Posté par jeffersonik (invité)re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 11:37

ok merci mec
Au fait, pour montrer que le poid est résistant, enfin qu'il agit la force resistante, faut faire un repère ou c'est pas la peine?

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 11:41



Si la moto aborde une côte en montée (ce que nous avons supposé) la composante du poids parallèle à la route est vers l'arrière, donc dirigée en sens opposé au mouvement, donc c'est une force qui va produire un travail résistant.

Si la route descendait, cette composante du poids serait dirigée vers l'avant, son travail serait moteur (et il faudrait réduire la force motrice pour conserver la même vitesse)

Posté par jeffersonik (invité)re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 12:10

Oui je suis tout à fait daccor, excuse moi je me suis mal exprimé, je te montre mon dessin :
les deux N = normal
force resistante celle a la roue avant
force motrice, roue arrière
poid, vertical

en fait j'ai trouvé cette image sur mon livre mais c'était sur une route horizontale, la seul différence etait que les normales etaient parrallèle au poid, j'ai modifié pour la pente.

enfin voila le dessin, et je me disais si il fallais que je dise genre :
Le poid est donc ressistant
ou faut que je le prouve.

Calculer la resistance sur une pente de 10%

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 12:15

Décompose le vecteur poids en deux vecteurs (deux composantes) : une qui est perpendiculaire à la route (comme les vecteurs N) : elle n'est ni résistante ni motrice puisque perpendiculaire au mouvement.
Une composante parallèle à la route : elle sera dirigée vers l'arrière et donc résistante puisqu'opposée au sens du mouvement.

Posté par jeffersonik (invité)re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 12:26

Ok je suis pas sur d'avoir bien fait le truc, c'est genre ca? :

Posté par jeffersonik (invité)re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 12:28

mince dsl pour le double post :
Ok je suis pas sur d'avoir bien fait le truc, c'est genre ca? :
bon la composante est pas très bien fait lol mais genre c'est comme si il était la somme d'un vecteur U et V, et là par exemple j'ai fait en pointillé le vecteur U et sa donne la composante du poid parallèle au sol (colinéaire carément)

Calculer la resistance sur une pente de 10%

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 13:25

C'est cela. La ligne pointillée doit être perpendiculaire au sol.

La longueur de la composante parallèle au sol doit être le 1/10 de la longueur du vecteur représentant le poids si l'angle entre le sol est l'horizontale vaut sin-1(0,1)

Posté par jeffersonik (invité)re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 16:29

Merci l'ami

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 03-03-07 à 16:41

Je t'en prie
A une prochaine fois !

Posté par
zadros
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 08-12-08 à 22:16

Vous vous etes pas trompés? la force motrice est ici: F= sin aplha *P + f

** lien vers l’image effacé **

Edit Coll : tu peux placer les images sur le serveur de l' en respectant la FAQ [lien]  

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 09-12-08 à 08:07

Bonjour,

La force motrice est dans le sens du mouvement.
La composante du poids parallèle à la route est, en montée, dans le sens opposé au mouvement.
Les forces de frottement sont toujours dans un sens opposé au mouvement.

Posté par
zadros
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 11:04

coll> je respecte la faq si je met un lien vers un autre site, pourquoi je devrait obligatoirement utiliser le système de gestion du site, c'est pas in diqué dans les règles, si?

soit F la force motric
soit f les forces de frottements exercés par l'air et les le sol
soit P le poids, dont le vecteur est perpendiculaire à la surface de la route
soit a, l'angle en degrés de l'inclinaison du plan

sin a = (F-f)/P
sin a * P = F-f
F = sin a * P + f

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 11:31

Les règles sont simples :
. les énoncés doivent être recopiés
. les seules images autorisées sont des figures, dessins, tableaux (encore qu'il y a maintenant un bon outil pour les tableaux), graphiques divers à la condition que ces images soient placées sur le serveur de l'
_______________________________

D'accord avec l'expression que tu trouves. Qui a dit autre chose ?
A noter qu'il est faux d'écrire que le poids "est perpendiculaire à la surface de la route" : ceci n'est pas vrai quand la route est en montée. Le poids est toujours vertical.

Posté par
zadros
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 11:35

Citation :
Qui a dit autre chose ?

=> tu avais dit F= sin a * P
Citation :
A noter qu'il est faux d'écrire que le poids "est perpendiculaire à la surface de la route" : ceci n'est pas vrai quand la route est en montée. Le poids est toujours vertical.

Oui j'ai confondu avec le vecteur -R, ceci dit je dirai même plus: si on veut être précis on dirai plutot: orienté vers le centre de la Terre.
pour les images , ok c'est noté.

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 11:43

1) Je ne retrouve pas où j'aurais dit que F = P.sin()

2) Non, ce que tu écris est faux.
Le poids est vertical et n'est justement pas dirigé vers le centre de la Terre.

Posté par
zadros
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 12:23

1) en effet, excuse moi j'ai cru que tu parlais de la force motrice alors que tu parlais de la composante du poids
2)le poids, c'est une force d'attraction gravitationnelle, nan? dans ce cas la direction du vecteur force est la droite qui passe par les centres respectifs des deux objets en interaction. donc le poids est dirigé vers le centre de la Terre, j'ai faux?

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 12:29

1) J'accepte tes excuses

2) Non.
Ceci serait vrai :
. si la Terre était une sphère homogène, ce qu'elle n'est pas
. si la Terre ne tournait pas ; or "elle tourne" et donc la direction du poids qui est par définition la direction de la verticale n'est pas la direction du centre de la Terre (sauf points particuliers comme les pôles)

Posté par
zadros
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 12:36

1) merci
2) -une sphère homogène, cad? avec une surface plane?
   -j'arrive pas à bien saisir le concept
   -dans nos exos, on travaillaient les interactions gravitationelles avec les planètes, or tu me dit que la Terre n'est pas une sphère homogène, on ne peut donc pas parler d'interactions gravitationnelles pour la Terre?

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 13:31



Tu écris que la direction du poids n'est pas la verticale mais est la direction du centre de la Terre.
Je te réponds et t'explique que c'est faux.

La direction du poids est la verticale
La verticale n'est pas la direction du centre de la Terre.
 

Posté par
zadros
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 13:59

Oui ce que je comprends pas c'est pourquoi c'est vertical et pas dirigé vers le centre de la Terre en fait.

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 14:08

Réponse :
. parce que la Terre n'est pas une sphère homogène et qu'elle tourne
 

Posté par
zadros
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 14:19

D'ou mes questions:

Citation :
-une sphère homogène, cad? avec une surface plane?
   -j'arrive pas à bien saisir le concept
   -dans nos exos, on travaillaient les interactions gravitationelles avec les planètes, or tu me dit que la Terre n'est pas une sphère homogène, on ne peut donc pas parler d'interactions gravitationnelles pour la Terre?

Posté par
Nectalis
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 10-12-08 à 21:40

Bonjour ! En fait je suis un ami de Zadros, dans la même classe que lui (càd 1ère S)

Si j'ai bien compris une sphère homogène, c'est une sphère parfaite ce que la terre n'est pas car aplatie aux pôles c'est bien ça ?

En revanche je comprends pas pourquoi on pourrait pas parler d'interactions gravitationnelles si la terre n'est pas complètement ronde ...

Une question cependant, car je crois que la confusion se fait au niveau des référentiels.

_ Tu dis que le poids est toujours à la verticale du lieu (si j'ai bien compris) dans le référentiel terrestre.

Mais dans le référentiel géocentrique, qu'en est-il ? pour un point non situé aux pôles, par exemple

De plus, si l'expérience n'excède pas quelques minutes, ne peut-on pas négliger la rotation de la terre ?

Voilà désolé mais tout ça n'était pas clair dans ma tête non plus ^^.

Merci.

Cordialement.

Nectalis.

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 11-12-08 à 08:16

Bonjour,

Un "sphère" aplatie aux pôles, n'est pas une sphère
On pourrait prendre une première approximation qui est un ellipsoïde ; mais la réalité est plus complexe : la forme de la Terre a reçu le nom de "géoïde"
"Homogène" ne fait pas allusion à la forme de la Terre ; homogène fait référence à la distribution des masses. Autre manière de dire : la masse volumique n'est pas la même partout ni à la surface ni en profondeur de la Terre.

Quand à la direction du poids c'est par définition la "verticale" du lieu.
Au pied d'une montagne il y a interaction gravitationnelle par la montagne et donc il y a "déviation de la verticale" par exemple.

Tout corps doté d'une masse exerce et subit des interactions gravitationnelles quelle que soit sa forme. Sauf erreur tu n'as pas la forme d'une sphère, tu n'es pas "complètement rond" et pourtant tu as un poids, tu es attiré par la Terre... donc tu subis bien une interaction gravitationnelle.

Les référentiels : il faut en effet se placer dans un référentiel galiléen pour appliquer les lois de Newton qui sont nécessaires pour le dernier effet : la rotation de la Terre impose à un objet à sa surface de tourner et donc cet objet est soumis à une force centripète qui s'ajoute à la force d'interaction gravitationnelle ; c'est encore une raison pour laquelle le poids n'est pas dirigé vers le centre de la Terre.

Manière "savante" de parler : à la surface de la Terre il y a une différence entre la "gravité" et la "pesanteur".

Et cela n'a rien à voir avec la durée de l'expérience.

Posté par
Nectalis
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 11-12-08 à 17:29

Tout d'abord merci de ta réponse.

Je crois comprendre : la gravité, c'est donc l'interaction gravitationnelle entre un solide à la surface de la terre dans le référentiel terrestre, alors que la pesanteur, c'est la même force dans un référentiel extérieur, donc la rotation de la terre + la gravité. J'ai bon ? ou c'est l'inverse ?
Et donc tu prenais comme contre-exemple les pôles car la Terre tourne autour de l'axe qui relie pôle Nord et pôle Sud c'est ça ? Ils sont donc considérés comme immobiles dans le référentiel géocentrique.

Donc par sphère homogène, tu entendais des différences de masses volumiques?  Est-ce donc du aux différences de roches qui composent l'enveloppe terrestre ou rien à voir ?

Désolé de t'embêter comme ça mais c'est très intéressant, mais en revanche un peu compliqué étant donné que toutes ces notions sont très nouvelles pour nous.

Voilà.

Cordialement.

Nectalis

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer la resistance sur une pente de 10% 11-12-08 à 17:47

Ça vient

La gravité résulte de l'interaction de gravitation. Entre deux corps quelconques (doués de masse) : une force attractive. En particulier à la surface de la Terre un corps est attiré par elle.

Le poids : \vec{P}
La direction de \vec{P} s'appelle la verticale

\vec{P}\,=\,\vec{F_G}\,+\,\vec{F_e}

\vec{F_G} est la somme des forces de gravitation exercées par la Terre sur les atomes du corps.
\vec{F_e} est la force d'inertie d'entraînement due au mouvement de rotation de la Terre sur elle-même.
La force \vec{F_e} représente au maximum les 3/1000 du module du poids, mais sa présence fait que la verticale diffère en général de la direction du centre de la Terre.
L'écart entre les deux directions est au maximum de 6'

Oui, la non-homogénéité de la Terre provient bien, entre autres choses, des differences de roches. Cela est exploité dans la recherche pétrolière par exemple.



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