Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau première
Partager :

Physique 1ere- Terminale

Posté par
chole
11-03-09 à 13:07

Bonjour!
Alors, je suis actuellement en premiere S mais j'ai eu un genre de bac blanc en physique et le prof nous a donner des exercices issus de sujets de BAC de terminale. Comme tout le monde a plus ou moins raté de DS et bien on doit le refaire en DM et à vrai dire je galère un peu!
Alors voici mes énoncés :


Un skieur avec son équipement est assimilable à un solide de masse m = 100kg de centre d'inertie G. Il est deposé à l'aide d'un remonte pente à l'extrémité supérieure A d'une piste assimilable à un plan incliné d'angle . Cette piste possède un dénivelé H = 500m.

Partie I.
Le skieur attaque la descente avec une vitess initiale 0 = v0 parallèle au plan incliné. On note g = 10N/kg la valeur du champs de pesanteur et on suppose la piste parfaitement plate ( sans bosses ).

1. En l'absence de frottement, determiner en justifiant, l'expression de la valeur de l'action de la piste sur le skieur en fonction de m,g et .

2. Quel est le mouvement du skieur ? Justifier.

3. Donner sa vitesse au pied B de la piste en fonction de v0, g et H.

4. Calculer ses valeurs sachant que = 20° et v0 = 10km/h.


Alors voici mes resultats ( à confirmer )
1. A l'aide d'un schema de principe et des coordonees des vecteurs, on obtient : -Pcos - R = 0 R = mgcos.

2. le mouvement du skieur est acceléré car les forces ne se compensent pas.

3.Pour calculer sa vitesse on utilise l'energie mecanique.
Em = 0
1/2(VB2 - VA2) - mgH = 0
VB2 - VA2 = 2gH
VB2= 2gh + VA2
VB = 2gh + VA2.

4. Valeur de l'action de la piste :
Pcos = R
R = mgcos
R = 10 x 100 x cos 20°
R 9,4 x 102N.

Vitesse en B :
VB= 2gh + VA2
VB = (102) + 2 x 10 x 500
VB 100km/h.

Partie II.
On considere maintenant la presence d'une force de frottement solide RT ( vecteur ) opposée au mouvement du skieur. On a RT= fRN avec f coefficient de frottement, RT et RN composantes normalle et tangentielle de l'action de la piste sur le skieur.

1. Le skieur ne pousse pas sur ses batons pour descendre ( v0= 0 ). A quelle condition sur l'angle le skieur entame -t-il sa descente sans pousser ? Donner cette condition par une relation entre , g, H, m et f.

2. Calculer cet angle sii m = 100kg, H = 500m, g = 10N/kg et f = 0,20.

3. Le skieur pousse tout de meme sur ses batons pour gagner de la vitesse. Il entame donc la descente avec la vitesse v0= 10km/h. Donner l'expression de la vitesse atteinte par le skieur en B en tenant compte des frottement solides ( expression en fonctiob de ,g, H, m et f et v0 ).

4. Calculer cette vitesse pour un angle = 20°.

Alors là.. Aucune idée de ce que je dois faire..

Partie III.
Toujours en présence des frottements precedents (RT= fRN), le skieur prend un tire fesse. La piste de montée est parfaitement plane et fait un angle ' = 30° par rapport à l'horizontale.

1. En supposant que le skieur avance à vitesse constante, donne l'expression de la valeur de la force T exercée par la perche sur le skieur si celle-ci fait un angle par rapport à la piste de montée. ( expression en fontion de ', m, f, g et ).

2. Calculer cette force si = 45°.

Pareil que pour la Partie II, je n'y arrive pas.

Merci d'avance

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 13:10

Ops, petite erreur, pour la Partie I, il s'agit que -Pcos + R = 0. Désolée

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 14:14

Bonjour,

Oui pour la réponse à la première question et pour l'application numérique ||\vec{R_n}||\,\approx\,940\,\rm{N}

Oui pour la réponse à la deuxième question

Oui pour la troisième, à condition
. de rajouter un m dans le membre de gauche à la deuxième ligne 1/2m(VB2 - VA2) - mgH = 0
. et surtout à la condition de mettre des parenthèses dans la dernière ligne VB = (2gh + VA2)

Question 4 : l'unité de vitesse dans le système international d'unités n'est pas le km.h-1 mais le m.s-1
10 km.h-1 = 10 / 3,6 m.s-1

Le résultat sera, évidemment, en mètres par seconde (que tu pourras, si tu veux, convertir en kilomètres par heure).

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 14:22

Helloo !
Merci pour la confirmation, et oui je changerai les unites
Mais je ne comprends pas la suite .. Enfin les parties II et III.. :S

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 14:24

Parties II et III :

Tu as su calculer la réaction normale de la piste qui s'oppose à la composante normale du poids.

Tu saurais donc calculer la composante tangentielle du poids (composante du poids parallèle à la piste) ; c'est la "force motrice" ; et le skieur se mettra à descendre sans avoir à pousser sur ses batons si cette force motrice est supérieure (en intensité) à la force de frottement tangentielle (ces deux forces ont même direction et sont de sens opposés ; la force motrice ou composante tangentielle du poids est orientée vers le bas de la piste et la force de frottement est opposée au mouvement, donc orientée vers le haut de la piste).

La relation à trouver, sauf erreur de ma part, ne fait intervenir que f et
D'après ce que tu as fait à la partie I il me semble que tu as toutes les connaissances pour cette partie II
________________

Il en est de même pour la partie III pour laquelle il te faut décomposer les forces et les projeter selon deux axes perpendiculaires (classiquement un axe parallèle à la piste et un autre perpendiculaire)

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 14:33

Coll, coll, coll.. Tu me poses une colle..
J'ai relu 10 fois.. ( pour etres honnete ) ce que tu as ecris.. Et j'ai compris! Mais pour l'appliquer.. errhh.. C'est different
Je n'arrive pas a mettre en relation f..
Et puis l'enoncé precise bien qu'on doit mettre en relation H,m,g,f et .
En fait, je pense trop a utiliser l'energie cinetique/mecanique.. A cause de v0, mg et surtout H! Mais l'angle ! euhh.. J'ai un bug..

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 14:39

La force motrice est la composante du poids parallèle à la piste : m.g.sin
(orientée vers le bas)

La force de frottement est RT = f RN = f.m.g.cos

Le skieur commencera la descente sans avoir à se servir de ses batons si

m.g.sin f.m.g.cos
ou
f tan

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 14:46

Ah oui! C'est pas bete! meme pas du tout
Mais alors.. Le H on en fait quoiiii ? est ce que P ne se decomposerait pas alors en mgH.. mais je ne pense pas .. :S
Et puis comment je peux calculer une valeur precise à partir ce que tu as ecrit :S ?!?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 14:49

Quel est l'angle dont la tangente vaut 0,2 ?

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 14:55

Alpha ? XD

Et j'ai essayé d'avance sur la deuxieme question.
je pense qu'il faut utilisé le theoreme de l'energie mecanique avec DeltaEm = 0
D'ou 1/2m(VB2- VA2)-mgh - mgsin = 0 ? Je crois :S

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 15:05

Je te demande la valeur numérique de l'angle tel que tan 0,2

A partir de cette valeur le skieur se met en mouvement sans avoir à pousser sur les batons. Et, évidemment, cette valeur ne dépend ni de H (le dénivellé, qu'il soit de 5 m ou de 2 000 m si ça glisse, ça glisse)) ni des autres facteurs.

Non pour la proposition pour la suite. Tu fais une énorme erreur. Si je te le dis comme cela c'est pour que tu y réfléchisses et ne la fasses plus à l'avenir. Tu auras alors fait un très grand progrès en physique.

1/2m(VB2- VA2) a la dimmension d'une énergie (énergie cinétique)

mgh a la dimension d'une énergie ou d'un travail (c'est le travail du poids dans la descente)

mgsin a la dimension d'une force (c'est une composante du poids)

Or, en physique, on ne peut additionner ou soustraire que des grandeurs qui ont la même dimension.
Tu peux additionner une énergie et un travail (en joules tous les deux, pas de problème)
Mais tu ne peux pas additionner une énergie ou un travail (en joules) avec une force (en newtons) : impossible !

Je vais devoir quitter l' pour cet après-midi (je pense pouvoir me connecter en soirée). Je lirai la suite, mais peut-être quelqu'un d'autre t'aidera-t-il.

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 15:21

La valeur numérique de l'angle tel que tan 0,2 est :
tan 20° 0,4.

Merci pour le cours . Tu dois bien te demander ce que je fait en premiere S si je ne sais pas ça.. Je me le demande bien aussi mais de facon générale. Enfin bref, là n'est pas le point..

Pour calculer la vitesse.. Je dois faire appelle à 3 choses :
L'energie cinetique, car il y a les vitesses dans le formule, mgh, et puis pour les frottements, là j'ai un blanc !?!


Pour la partie III, j'ai fais un petit schéma de principe meme si il ne m'imspire pas grand chose!
( voir ci dessous ).

Physique 1ere- Terminale

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 19:31

Très bien le dessin pour la troisième partie ; c'est donc presque fini...
______________

Tu ne réponds toujours pas à ma question. Je ne te demande pas quelle est la tangente de 20°

Je te demande la valeur d'un angle. Quel est l'angle tel que tan = 0,2

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:19

Angle beta ou alpha ? Tu m'embrouillleeess!! :S
Et je ne sais pas dans les 2 cas.. mais j'y aie reflechi :S

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:22

Appelle-le comme tu veux...

Ni ni

Quel est donc l'angle tel que tan = 0,2 ? ?

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:23

Mais je ne sais passs! Et je ne vois pas le lien avec la questiooon.. Je suis perdueeee..!

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:25

Partie II, deuxième question :

Citation :
2. Calculer cet angle


Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:27

On ne parle que de l'angle alpha dans l'enoncé.. alors pourquoi aller trouver un autre angle.. euh ?
J'aurai dit tangente de 11° mais bon..

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:35

Enfin...

Oui, l'angle à partir duquel le skieur peut glisser sans avoir à pousser sur ces batons est un angle d'environ 11°

Pour un angle plus petit, il n'y a pas assez de pente et il lui faut pousser s'il veut avancer pour vaincre la force de frottement

Pour un angle plus grand il part en glissade facilement. La composante tangentielle du poids est supérieure aux forces de frottement.

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:48

Ah enfin! ihihii! Fini
Pour la 3.
Tu ma dit de ne pas melanger les forces etc..
Mais bon je sais qu'on utilise 1/2m.... et mgh.. et la troisieme force représentée par les frottements = ... ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:54

Il faut calculer le travail de cette troisième force.

Une force travaille si son point d'application se déplace. Or le skieur descend la piste donc les forces de frottement vont travailler ; ce sera un travail résistant (qui s'oppose au mouvement) ; le travail est ce qui transforme une énergie en une autre ; ici de l'énergie mécanique (potentielle de pesanteur et cinétique) va devenir, à cause des frottements, de l'énergie thermique : on fait fondre la neige en glissant dessus ; il va donc y avoir moins d'énergie mécanique à l'arrivée qu'au départ. La différence vient justement du travail des forces de frottement.

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:56

Oui j'ai compris ca..
Donc on va utiliser Ec + Epp ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 20:57

Il faut aussi calculer le travail des forces de frottement.
 

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 21:00

Il faut les calculer par rapport au repere je suppose..
Alors : (vecteur) f = mgsin ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 21:11



Les forces de frottement valent RT = f.RN = f.m.g.cos

Mais il faut calculer le TRAVAIL des forces de frottement.

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 21:30

Le travail... Oui..
Le travail d'une force c'est F scalaire AB d'ou F x AB x cox alpha. non ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 21:34

Oui (mais attention ce n'est pas celui de la pente par rapport à l'horizontale)

Et que vaut AB ici ?

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 21:37

Sin 20 = H / AB d'ou AB = H/sin 20
Ce qui est equivaut à AB = 1,5 x 103J. ??

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 21:43

Je pense que tu fatigues...

Oui AB = H / sin = 500 / sin20° 1 462 m

Conseil : il est généralement préférable de ne pas faire les calculs intermédiaires qui ne sont pas demandés. Et si on les fait il faut conserver une grande (même trop grande) précision aux valeurs numériques sinon les résultats finals seront erronés à cause des arrondis.

Une distance ce n'est pas des joules ! !

Il vaut peut-être mieux continuer demain quand tu seras reposée...

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 21:45

A vrai dire.. j'ai eu 5h de DS de chinois ce matin.. c'a ma bienn crevée.. et le jus de pomme me met dans un de ces états XD
Je crois que je vais y aller.. mais j'espere qu'on pourrza finir demain car je dois rendre mon DM pour vendredi
Merci en tout cas!

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 11-03-09 à 21:46

D'accord. Repose-toi. A demain, je pense !

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 12-03-09 à 18:50

Hello
Alors, en espérant que tu sois là ou bien que quelqu'un lise ceci!
Je suppose que je dois remplace AB dans l'expression suivante :
F x AB x cos
F x (H/Sin20°) x cos
Et pour la suivante on calculer quoi ?
En fait, je suis un peut perdue. On en est à la question 3. mais on a divaguer sur le travail des forces de frottements.. Je crois qu'un petit recapitulatif ne fera pas de mal

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 12-03-09 à 18:54

Je ne suis pas là pour très longtemps ce soir...

Attention : que signifie le cos dans la formule du travail d'une force ? Que vaut-il ici ?

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 12-03-09 à 19:34

Bonsoir,
cos est le cosinus de 20 ° ?
Coll, je dois vraiment finir ce Dm pour demain...et je voudrais savoir si tu pouvais pas me donner simplement les reponses avec un justificatif rapide.. Je galere vraiment.. Mais je te promet, si je ne comprends pas, je reviendrais vers toi ou qqun d'autre pour des explications. Tu me connais bien, et j'ai tjs insister a comprendre les choses que j'avais du mal à assimiler.. J'ai essayer de fini cette partie II, mais je n'y arrive vraiment pas, et la partie III n'en parlons pas..

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 12-03-09 à 21:11

Je crois que je me suis connecté et envoyé ce message un peu trop tard car il semble que tu sois deja parti..
Si tu as le temps de me repondre avant demain midi ca ira quand meme..
Merci pour tout de toute facon

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 13-03-09 à 09:18

Je te fais confiance

I.1 :   ||\vec{R_N}||\,=\,m\,g\,\cos\alpha

I.2 :   Le mouvement est uniformément accéléré

I.3 :   L'augmentation d'énergie cinétique est totalement due à la diminution d'énergie potentielle de pesanteur
(1/2) m vB2 - (1/2) m vA2 = m g H

3$v_B\,=\,\sqrt{2\,g\,H\,+\,v_A^2

I.4 :   ||\vec{R_N}||\,\approx\,940\,\rm{N}
vB 100 m.s-1 (quand même près de 360 km.h-1 ! ! )

II.1 :   Il peut commencer à descendre sans pousser sur ses bâtons si
m g sin RT
m g sin f RN
m g sin f m g cos
donc si
tan f

II.2 :   tan 0,2 si 11°

II.3 :   la diminution de l'énergie potentielle de pesanteur se retrouve dans :
. l'augmentation d'énergie cinétique
. le travail des forces de frottement (produit de la valeur de la force par la longueur du déplacement puisque la force de frottement est colinéaire au déplacement)
donc
m g H = [(1/2) m vB2 - (1/2) m vA2] + AB RT
(1/2) m vB2 = m g H + (1/2) m vA2 - (H / sin) f m g cos
vB2 = 2 g H + vA2 - 2(H / sin) f g cos
3$ v_B\,=\,\sqrt{2\,g\,H\,+\,v_A^2\,-\,\frac{2\,H\,f\,g\,\cos\alpha}{\sin\alpha}

II.3 :   vB 67,2 m.s-1 (quand même environ 240 km.h-1 ! )

III.1 :   La somme (vectorielle ! ) des forces de ton dessin du 11-03 à 15 h 21 doit être nulle puisque la vitesse est constante (deuxième loi de Newton)

Projection de cette égalité vectorielle sur un axe perpendiculaire à la piste :
T sin + RN = m g cos'
d'où
RN = m g cos' - T sin

projection de l'égalité vectorielle sur un axe parallèle à la piste :
T cos = m g sin' + RT
T cos = m g sin' + f RN
T cos = m g sin' + f (m g cos' - T sin)
T (cos + f sin) = m g sin' + f m g cos'

T = (m g sin' + f m g cos') / (cos + f sin)

III.2 :   T 793 N

Sauf erreur !

Posté par
chole
re : Physique 1ere- Terminale 14-03-09 à 14:18

Merrciiii beaucoup! Désolée de ne pas avoir répondu hier mais j'ai fini très tard les cours et hop au lit xP
Tu m'as une fois de plus sauver la vie..
Et le pied du pied j'ai tout compris ( tu dois te dire : pour une foiis! Ett ouiii les miracles ça ariiiiveeent!! )
Allons bon, on verra bien la note mardi ou jeudi! Je te tiendrai au courant si tu veux!  
A+++++ ( Et peut etre, malheureusement ou pas, à une prochaine foiiiss! )
Chloé

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique 1ere- Terminale 14-03-09 à 17:16

L'essentiel est que tu aies compris ! C'est cela qui est important.

Je t'en prie et à une prochaine fois (n'hésite pas à venir, tu progresseras...)



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2024

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 237 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !