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Niveau première
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Montrer l'ntervention des forces de frottement

Posté par
Sid07
18-11-15 à 19:56

Salut tout le monde

Pouvez vous m'aider pour cet exercice ? Merci

Exercice


Un disque de masse m=200g et de rayon r=20cm; est animé d'un mouvement de rotation uniforme autour d'un axe fixe. sa vitesse angulaire w=120tr/mn.

1-Quelle est la vitesse d'un point M situé à 5cm du centre du disque

2-Quelle est le moment d'inertie du disque par rapport à son axe

3-Pour entretenir ce mouvement un moteur exerce un couple de moment M dont la puissance est P=500mW.que vaut M? Montrer que des frottements interviennent et calculer le moment du couple de frottement agissant sur le disque?

4- A  un  instant  donnée,  le  moteur  est  débrayé  et  dès  lors,  on  applique  une force f tangente au disque d'intensité f = 0,2 N. En supposant que le couple de frottement dont le moment a été calculé précédemment continu à agir, (en  gardant  toujours  ce  même  moment),  calculer  le  nombre  de  tours effectués par le disque avant qu'il ne s'arrête.


Exercice

1- Ils ont mis = 120tr/mn .C'est faux puisque la vitesse angulaire s'exprime en rad/s je pense qu'ils auraient du mettre N = 120tr/min qui est plutôt la fréquence. Je pense à une erreur de frappe.

v = 0,05× or   = 2N = 2×2 = 4

v = 0,05×4

v = 0,63 m/s

2. Moment d'Inertie

J = 1/2×mR² = 1/2×0,2×0,2² = 4×10-3 kg.m²

3. M

M = P/
M = 0,5/4
M = 0,04 N.m

Pour montrer des frottements interviennent je ne sais pas comment faire ? Mon professeur m'a dit que la phrase " Pour entretenir ce mouvement, un moteur exerce un couple de moment M ... " implique que les forces de frottement interviennent . Je ne sais pas si on pouvait montrer cela par les calculs ? ou bien cette phrase suffit vraiment ? Le moment du couple de frottement est aussi 500 N.m.

4. Le nombre de tours effectués par le disque se trouve en calculant l'angle décrit par le disque avant de s'arrêter ? Merci , je pense qu'on doit utiliser le théorème de l'énergie cinétique

Merci d'avance

Posté par
vanoise
re : Montrer l'ntervention des forces de frottement 19-11-15 à 17:51

Bonjour,

Citation :
Montrer que des frottements interviennent et calculer le moment du couple de frottement agissant sur le disque?

Raisonne par l'absurde : s'il n'y avait pas de frottement, le disque serait soumis à des actions de moment nul par rapport à l'axe de rotation en absence de couple moteur exercé : il serait donc animé d'un mouvement de vitesse angulaire constant sans qu'il soit nécessaire d'exercer un couple moteur. La nécessité d'un couple moteur pour maintenir la vitesse constante prouve bien l'existence d'un couple de frottement. Soit Mf le moment du couple de frottement ; à vitesse angulaire constante, tu as : M + Mf = 0 soit Mf = -0,04Nm
La force de freinage a pour moment par rapport à l'axe de rotation : M1=-f.r = -0.04Nm
Pour la dernière question, tu peux effectivement appliquer le théorème de l'énergie cinétique entre l'instant final où l'énergie cinétique est nulle et l'instant où commence à s'appliquer la force de freinage :
0 - ½J2 = (Mf + M1).
représente l'angle en radian dont tourne le cylindre.
-2.10-3.16.2=-0,08.
Je te laisse finir et convertir les radians en tours...

Posté par
Sid07
re : Montrer l'ntervention des forces de frottement 19-11-15 à 19:41

Merci vanoise mais pourquoi l'expression du moment de f s' écrit -f×r ?

Posté par
Sid07
re : Montrer l'ntervention des forces de frottement 19-11-15 à 19:47

L'angle est sensiblement égal à 3,95 soit 0,6 tours

Posté par
vanoise
re : Montrer l'ntervention des forces de frottement 19-11-15 à 20:11

Citation :
pourquoi l'expression du moment de f s' écrit -f×r ?

Le signe moins s'explique par le fait qu'il s'agit d'une force de frottement. Sinon : est-ce que la notion de "bras de levier" te dit quelque chose ? L'énoncé précise que la force est exercée à la périphérie du disque, donc à la distance r de l'axe de rotation,  et tangentiellement...

Posté par
Sid07
re : Montrer l'ntervention des forces de frottement 19-11-15 à 22:16

Ah ok merci



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