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Mouvements - forces

Posté par
chole
20-09-08 à 11:23

Un skieur pars sans vitesse initiale sur une piste rectiligne inclinée d'un angle   = 20° avec l'horizontale.

1) Calculer dans la base (    ,    )les coordonnees Px et Py du poids du systeme ( skieur - skis) ; le poids de l'ensemble est de 800N.

2) Le contact entre les skis et la piste a lieu avec frottements. La force de contact R possede une composante normale Ry telle que :
//Rx// ( norme ) = 0,2. //Ry//.

Justifier que Ry compose Py et calculer Rx.

3) Il s'ajoute aux forces precedentes une force de freinage f = fx    due a l'air, parallele au vecteur vitesse mais de sens opposé.
a) Initialement f est quasiment nulle. Effectuer un bilan des forces. Le skieur peut il descendre sans pousser ?

b)Le skieur est en mouvement de translation rectiligne uniforme. Calculer fx

(Voir dessin)

Pour le 1)je pense que P ( vecteur) : Px = Psin( ) et Py = -Pcos . Est ce que l'on doit prendre en compte les 800 N ?

Pour le 2) je ne comprends pas tres bien la question

Pour le 3)a) Si il y il a une 4eme force qui s'ajoute alors les forces se compensent car : la reaction du sol et le poids se compensent, et le frottement et la force de freinage se compensent aussi.
Si les forces se compensent ont a alors un mouvement rectiligne uniforme et le skieur peut descendre sans pousser.
Je ne sais pas comment calculer b).

Merci de m'aider.

Mouvements - forces

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 12:34

Bonjour,

Tu vois... en postant sur le forum tu peux être aidée

Question 1 : ce que tu as fait est correct
Il faut maintenant faire les deux applications numériques
Tu connais P = 800 N
Tu connais = 20°

Question 2 :
La piste "réagit" à la présence du skieur.
Il y a donc une force \vec{R} qui part des pieds du skieur vers le haut. Mais pas perpendiculairement à la piste ; en effet on te dit que cette force a deux composantes :
. une composante Ry perpendiculaire à la piste (selon l'axe de vecteur unitaire )
. une composante Rx parallèle à la piste (selon l'axe de vecteur unitaire ). Selon toi, cette composante Rx est-elle vers le haut ou vers le bas de la piste ? (avant de répondre, relis la question 3b )

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 13:58

Voila jai dessiné mes forces sur le schéma, mais je ne sais pas si c'est juste.
Comment on fait l'application numérique pour le 1) ?

Mouvements - forces

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 14:02

Est ce que ca serais pas par hasard ..
Px = sin
Py = - cos

800x = sin
800y = -cos

x = sin / 800 ??
et y = -cos   / 800 ??

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 14:07

Px et Py sont les composantes du poids selon les axes Ox et Oy

Ce n'est pas P que multiplie x !

Px = P.sin() = 800 sin(20°) = 273,6 N

Calcule Py

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 14:23

Py = -cos x 800 = -751 N..
Et ce que mon dessin avec les forces etait juste ?
Et pour la question 2) qu'est ce qu'ils insinuent par : Justifier que Ry compose Py et calculer Rx.
Et tu m'a dit que pour le 3a) j'avais juste, mais comment faire le 3b) ?
Merci de ton aiide!
Chloé

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 14:32

C'est bon ; mais si tu arrondis au newton, c'est plutôt -752 N

"Ce qu'ils insinuent"

Première loi de Newton ou principe d'inertie. Le skieur est posé sur la piste et il ne se déplace pas dans la direction perpendiculaire à la piste ; donc... la résultante des forces selon cette perpendiculaire à la piste est nulle ; donc...

Je suis d'accord avec la direction de \vec{R} et en particulier avec le fait que Rx est bien orienté vers le haut de la piste (important pour la question 3a)

Non, malheureusement, je ne suis pas d'accord avec ce que tu as écrit pour la question 3a

On vient de voir ce qui se passe sur un axe perpendiculaire à la piste.
Il faut maintenant voir quelles sont les composantes selon un axe parallèle à la piste. C'est seulement comme cela que l'on saura s'il doit on non pousser sur ses bâtons.

Que vaut Ry et donc que vaut Rx
Tu sais ce que vaut Px
Au départ il n'y a pas de vitesse donc il n'y a pas encore de force de freinage due à la résistance de l'air.
Conclusion ?

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 14:39

Si on prend un axe parallele, alors Px = Rx et Py = Ry ? Euh je comprends pas vraiment la question.. Enfin pour moins sur un axe parallele, les valeurs restent les memes..

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 14:52



Pour la question 3a :

Si tu appliques la première loi de Newton (ou "principe d'inertie") puisqu'il n'y a pas de mouvement selon une direction perpendiculaire à la piste c'est que Ry est égal et opposé à Py

Ry + Py = 0

Puisque tu connais Py tu peux en déduire Ry
Connaissant Ry tu peux en déduire Rx

Tu fais la somme (algébrique) Rx + Px et tu sais s'il doit ou non pousser sur ses bâtons.

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 20-09-08 à 14:58

Alors je pars de Ry + Py = 0, Ry = -Py = 752N
Et pour Rx.. Rx + Px = 0, Rx = -Px = -273,6N.. c'est ca ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 07:38

D'accord pour ||\vec{R_y}||\,=\,752\, \rm{N}

Mais tu as oublié l'énoncé... qui te dit que ||\vec{R_x}||\,=\,0,2\,||\vec{R_y}||

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 11:16

C'est a dire que Rx = Ry x 0,2 d'ou Rx = 150,4 N.
Apres on fait Px + Rx = 0   273,6 + 150,4 = 424 N
Et Py + Ry = 0   -752 + 752 = 0 N
Donc comme Py et Ry se compensent le skieur n'a pas besoin de pousser sur ces batons ?

Pour la question 3b) Comment on peut faire pour calculer fx ?
Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 11:19



Px est vers le bas de la pente
Rx est vers le haut de la pente

Tu ne peux pas additionner comme cela : il faut tenir compte des signes des composantes !

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 11:21

ca devient trop compliqué pour moi, je ne comprends rien, je ne veux pas baisser les bras.. mais ce professeur exagere.. il sort ces devoirs des annales de 1980! C'est pas la peine.. je n'arrives pas a me schématiser les forces sur le dessin.. donc je ne comprends pas. Je crois que je vais laisser tomber.. mais bon , merci de ton aide quand meme.

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 11:33

Ce serait dommage d'abandonner.

Tu as fait un dessin parfait (et très beau...) le 20/09 à 13 h 58
Tu y as très bien représenté les directions et sens des vecteurs \vec{R} \vec{R_x} et \vec{R_y}

Tu aurais pu sur ce dessin représenter aussi les vecteurs \vec{P} \vec{P_x} et \vec{P_y}
P le poids est vers le bas
Px est la composante du poids parallèle à la piste et vers le bas
Py est la composante du poids perpendiculaire à la piste et vers le bas (à peu près...)

Tu verrais ainsi beaucoup mieux pourquoi les composantes Py et Ry sont égales et opposées

Et les composantes Rx et Px sont opposées mais ne sont pas égales

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 11:43

Ne me dis pas que c'est ca...

Mouvements - forces

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 11:46

Et si... c'est bien cela !

P doit être bien vertical (et comme tu l'as fait, c'est-à-dire vers le bas) c'est tout

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 11:49

En fait il fallait juste determiner Py Ry Px Rx.. et c'est tout ?
Qu'est ce qu'on fait a partir des composantes ? Si ce n'est pas les additionner ?
Est ce que l'on peut dire que : R = P
Ry + Rx = Py + Px ??

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 11:54

1) il fallait déterminer les composantes sur les axes pour pouvoir les additionner algébriquement axe par axe

En effet sinon tu as des vecteurs (et pas seulement des composantes de vecteurs) et les vecteurs s'additionnent vectoriellement ce qui est beaucoup plus compliqué.

Il faut appliquer la première loi de Newton (pour la troisième fois ? ? )
Puisqu'il n'y a pas de mouvement selon l'axe Oy alors Py = -Ry

Mais tu ne peux pas dire cela pour l'axe Ox puisqu'il va y avoir un mouvement selon la direction de la piste.

Je répète que pour l'axe Ox il faut faire l'addition algébrique des composantes projetées sur cet axe c'est-à-dire la somme algébrique de Rx et de Px

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 12:01

Compliqué.. mais bon on va essayer.. Cette loi de Newton. Ohlala.. sans commentaires
Puisqu'on doit faire un calcul ALGEBRIQUE de Rx et Px, il faut les veleur de ces deux forces.
Or Rx et Px sont egales respectivement à -273,6 et 273,6..
Est ce que jusqu'à la il y a qq chose de faux ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 12:06



Rx n'est pas égale et opposé à Px

On reprend :
Px = + 273,6 N
Py = - 752 N
Ry = + 752 N
Rx = - 150,4 N

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 12:35

Tu t'aie trompé.. enfin je crois..car Rx = 150.4N et pas - 150.4N.. On avait dit que Rx = Ry x 0.2.. c'est a dire Rx = 752 / 0.2 = 150.4 N...
A quoi est opposé Px et Py ???

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 13:52

J'aurais pu me tromper ; mais je ne crois pas.

Une norme est toujours positive ; l'énoncé te dit que 2$||\vec{R_x}||\,=\,0,2\,||\vec{R_y}||

Mais c'est à toi, en fonction des axes que tu choisis, de décider ce qui est positif et ce qui est négatif.

Tu as dessiné un axe Ox qui est positif dans le sens de la descente...
donc
Px est positif
Rx est négatif

Pour mémoire, l'axe Oy est positif vers le haut, donc
Ry est positif
Py est négatif

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 13:59

Ah d'accord mais bon je n'avais pas pris en compte les deux axes definis par Ry_Py et Rx_Px
Je crois que pour la question 2 c'est baclé
Pour la 3.. on en vient progressivement.. grace a cette loi de newton :p erm erm
Le skieur est ce qu'il peut partir sans poussé.. Je pppeense que oui..
Et pour Fx ???

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 14:06

Dis-moi pourquoi tu "penses que oui"

Pourquoi le skieur se met-il à glisser sans avoir à pousser ? Aide : deuxième loi de Newton.

La réponse doit s'appuyer sur les résultats obtenus à la question précédente.

Il faut absolument connaître ces lois. Comment peux-tu faire ces exercices sans cela. La physique ne consiste pas à "appliquer des formules". Elle consiste d'abord à comprendre les phénomènes ; et ensuite à quantifier en mesurant et établissant des relations (des "formules").

Relis dans ton cours les lois de Newton (pour toi, il n'y en a que trois...)

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 14:57

Je connais les lois de Newton sans les connaitre.. ce qui pourrais te paraitre illogique. Pendant le cours de physique je prends le max de notes, mais mon prof ne fait que raconter ces histoires en boites de nuit.. ce qui a mon avis me parait moins interessant. Alors lors du jour du controle et ben on est bonbon.. car on ne sait rien mais on est sensé le savoir depuis la maternelle a son avis.
Est ce que tu pourrais me dire les trois lois en m'expliquant brievement et sans trop de complication ce qu'elles veulent dire.. car ds mes annales les definitions, c'est pas trop ca.
Pour en revenir a l'exercice du skieur.
Je pense que le skieur se met a glisser sans avoir a pousser la force de freinage est negligeable.

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 15:16

Je viens de te faire une très longue réponse... mais elle s'est perdue dans un plantage

J'y disais en passant que des annales ne constituent pas le meilleur endroit pour comprendre et apprendre la physique. N'as-tu pas un livre de cours ?

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 16:49

Mon livre de cours .. ben j'ai essayer de regarder un peu mais tout cela me semble superficielle.. les rappels de 2nde on ne les explicite pas et les lecons sont tres breves, juste un récapitulatif des choses soient disant vues en cours.. Par exemple.. un des recapitulatif :
Comparaison avec l'interaction gravitationelle :
Comparons les lois de Newton et Coulomb :
La valeur de la force est proportionelle au produit des valeurs : des masses pour la loi de Newton, des charges electriques pour la loi de Coulomb.
Les forces gravitationelles sont toujours attractives, alors que les forces electriques peuvent etre repulsives. Leur valeur est inversement proportionelle au carré de la distance, elle varie en 1/r²..
Voila.. c'etait le premier chapitre.. et cela me rend triste car j'ai l'impression de rien comprendre.. surtout quand je l'aie pas etudié.. sinon ce n'est que des exos.. qui variet entre 2 etoiles et 3 etoiles..
J'aurais vraiment besoin de definiton de certaines loi.. mais j'en trouve nulle part de correcte que je peut comprendre facilement..
Enfin.. voila. *soupire*
Merci quand meme..
Pour en revenir a l'exo..euuuh je sais pas trop eh :p

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 18:54

Nouvel essai :

Première loi de Newton, encore appelée principe d'inertie :
Dans un repère galiléen si le vecteur vitesse du centre de gravité d'un corps ne varie pas c'est que la résultante des forces qui s'exercent sur le corps est nulle et réciproquement.

En clair : si la somme (vectorielle) des forces appliquées à un corps est nulle, alors :
. s'il est immobile, il reste immobile (dans un repère donné)
. s'il est en mouvement, ce mouvement est rectiligne et à vitesse constante

et réciproquement.
Si un corps est immobile, c'est que la somme vectorielle des forces qui lui sont appliquées est nulle
Si un corps se déplace en ligne droite et à vitesse constante, c'est encore que la somme (vectorielle) des forces qui lui sont appliquées est nulle.

Je continue

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 18:58

Deuxième loi de Newton :
Si la somme (vectorielle) des forces appliquées à un corps n'est pas nulle alors la vitesse de ce corps (dans un référentiel) varie (soit en direction, soit en intensité, soit les deux)

Si le skieur accélère c'est qu'il y a une résultante de toutes les forces qui lui sont appliquées qui n'est pas nulle
Si le vélo ralentit c'est qu'il y a une force de freinage
Si la voiture prend un virage (la direction du vecteur vitesse change, peut-être que l'intensité de la vitesse ne varie pas, que le compteur de vitesse n'indique aucun changement) c'est qu'une force la fait virer (on la nomme force "centripète")

Si la résultante des forces n'est pas nulle il y a donc accélération (ou ralentissement) ou changement de direction (et réciproquement)

Je continue.

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 21-09-08 à 19:02

Troisième loi de Newton :

Si un corps A exerce sur un corps B une force, alors au même instant le corps B exerce sur A une force de même direction, de même intensité et de sens opposé.

Tu es debout sur le sol. Tu exerces sur le plancher une force égale à ton poids, force dirigée selon la verticale et orientée vers le bas, dont l'intensité est ton poids (450 N ?)
Au même moment le plancher exerce sur ton corps une force "réaction du support" de direction verticale orientée vers le haut et de même intensité

La somme de ces deux forces est donc nulle, et, en application de la première loi de Newton, tu es immobile et tu restes immobile.

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 30-09-08 à 20:48

Mercii beaucoup.. dsl pour ce temps d'absence.. mais j'etais vraiment occupée a réviser mes devoirs surveillés.. et je te dois un grand merci..
Grace a toi, J'ai eu la meilleure note de la classe et pourtant je ne suis pas la meilleur.. On est 10 personnes en S.. J'ai eu 12.. sans doute pas terrible mais les 2 redoublants on eu 6 et 4.. et les 8 autres entre 0,25 et 2,5.. donc rien à dire Pour reprendrela question 3a) si f est quasiment nulle.. on a plus que que deux forces ? P et R ? si on ne prend pas en compte f.. on peut donc dire que les forces se compensent, donc le skieur n'a pas besoin de pousser sur ces batons ?

et pour le 3b)
tan = f / P
donc f = tan / P
f = tan / 800??
Je ne sais pas trop pour le dernier..
Merci pou les lois de newton, je les aies recopier proprement ds mon cours =)

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 01-10-08 à 08:13

Je suis content pour ta bonne note. Mais ce qui me fait encore plus plaisir est que tu veux comprendre et terminer ce problème

Avant qu'il glisse, donc avant qu'il ait de la vitesse, il n'y a pas de force de résistance de l'air à l'avancement due à la vitesse.
Donc il n'y a que deux forces :
. le poids
. la réaction de la piste

Ces deux forces sont très difficiles à ajouter vectoriellement.
C'est la raison pour laquelle on décompose chacune sur deux axes perpendiculaires et on va ainsi pouvoir additionner facilement.

Sur un axe perpendiculaire à la piste, la somme des composantes Py et Ry est nulle ; il n'y a pas de mouvemnent dans cette direction perpendiculaire à la piste (première loi de Newton)

Sur un axe parallèle à la piste, la somme des composantes Px et Rx n'est pas nulle ; donc il va y avoir un mouvement (deuxième loi de Newton) sans que le skieur ait besoin de pousser sur ses bâtons.
Px + Rx = 273,6 + (-150,4) = +123,2 N

Puisque la somme de ces composantes est positive, c'est que la résultante des forces est dirigée selon le sens positif de l'axe des abscisses, donc vers le bas. Puisqu'elle n'est pas nulle (voir la deuxième loi de Newton) le mouvement sera accéléré : la vitesse ne sera pas constante ; puisque le skieur immobile est soumis à cette résultante vers le bas de la piste, il se met en mouvement vers le bas de la piste.

Question 3b) : Si tu as bien compris la première loi de Newton, tu dois facilement trouver la valeur de fx
On dit que le mouvement est maintenant rectiligne et uniforme ; donc, la résultante (somme vectorielle) des forces qui s'exercent sur le skieur est alors ... ?

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 01-10-08 à 12:37

f[/sub]x = P[sub]x + R[sub][/sub]x = 123,2 N ?

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 01-10-08 à 12:38

oops la.. Je voulais dire F ( petit x en bas ) = R ( petit x en bas ) + P ( petit x en bas ) = 123,2 N..
Dsl :p

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 01-10-08 à 12:42

Je ne suis pas sûr que tu aies bien compris :

fx + Px + Rx = 0

Comme Px + Rx = +123,2 N

Alors fx = -123,2 N

La force de résistance de l'air est toujours opposée au sens du mouvement. Puisque le mouvement est vers le bas, la résistance de l'air est dirigée vers le haut.

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 01-10-08 à 12:42

Ton message de 12 h 38 : (au signe près)

Tu as bien compris !

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 01-10-08 à 12:45

Lol.. Ouii en fait.. en réfléchissant bien.. :p
Mais bon j'ai tendance à aller trop vite.. J'ai un nouveau devoir surveillé de Physique Vendredi et bon.. Faut que je bosse un peu et serieusement j'apprends trop bien avec toi.. tu expliques trop bien
J'ai un autre exercice à préparer que je vais poster sur le forum, mais je crois avoir les réponses, cest juste pour vérifier, mais je n'insinue pas que TOI tu dois m'aider, je suis sur qu'il y aura d'autre personne
Merci mercii BEACCOUPPPPPPP

Posté par
Coll Moderateur
re : Mouvements - forces 01-10-08 à 12:50

Merci. Je t'en prie.
A une prochaine fois !

Posté par
marine-44
re : Mouvements - forces 29-11-09 à 11:24

Bonjour !
J'aurais aimé avoir quelques explications sur la question 2)
||Rx||=0.2||Ry||
C'est un peu confus pour moi ...
Je ne veux en aucun cas le réponse mais juste m'éclairer un peu ! J'ai essayé de le faire toute seule mais j'ai encore des lacunes
Cordialement
Marine

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 29-11-09 à 11:49

Salut!
Et dire que j'étais dans la même galère que toi l'an passé xD
Et maintenant me voilà en Terminale et capable de t'expliquer un exercice qui me parraît plutôt simple .. ^^
Dans ton énoncé, on te demandait de calculer Rx, Px.. A toi d'en déduire Ry par cette information.. C'est pas évident à expliquer, mais dans la première question tu dois calculer Rx et Px.. et t'en déduis les composantes y a l'aide de cette relation!
Dans les tous premiers messages c'est bien expliqué par Coll pourtant..
Biz'

Posté par
marine-44
re : Mouvements - forces 29-11-09 à 11:57

D'accord Merci
Moi aussi j'espère que l'année prochaine je pourrai aider quelqu'un comme moi ! Mais en attendant Je crois que je vais prendre des cours particuliers ^^
Bonne journée
Marine

Posté par
chole
re : Mouvements - forces 29-11-09 à 11:59

Prendre des cours n'est pas forcément la meilleure solution tu sais..
J'etais un peu en galère l'année passé.. Mais j'ai tenu bon, et j'ai travaillé un peu régulièrement.. Ca suffit
Les forces c'est le chapitre le plus "compliqué" de l'année de 1ere S! Donc ne te décourage pas si viite! ^^
Biz'

Posté par
marine-44
re : Mouvements - forces 29-11-09 à 12:06

Oui, enfin je pense que ça ne pourra que m'aider ...



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