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Niveau seconde
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Problème du b.oulet de canon

Posté par
Adista
29-04-10 à 19:07

Bonjour,

Je n'arrive pas à résoudre un problème en physique donné par mon prof de math ...

Alors,
Un canon est incliné a 50° par rapport au niveau du sol.
Il tire un projectile animé d'une vitesse de 400 m/s.

Au moment précis du tir,un avion passe à la verticale du canon.
Son vol s'effectue horizontalement avec une vitesse de 130 m/s et à une altitude de 300m.

On néglige les forces de frottement.

a) Les trajectoires vont-elles se croiser ? (résoudre mathématiquement)

Déja sa je ne sais pas par quoi commencer ,c'est le premier qu'il donne et j'aimerai faire bonne impression mais je n'y arrive pas merci de me répondre

Posté par
loulouki999
re : Problème du b.oulet de canon 29-04-10 à 19:10

Peut-être que si tu fais un schéma, cela t'aidera à y voir plus clair ?
Du moins, c'est ce que je te conseille...

Posté par
Adista
re : Problème du b.oulet de canon 29-04-10 à 19:25

J'en ai fais un mais ça ne m'avance pas ...

Posté par
Adista
re : Problème du b.oulet de canon 29-04-10 à 19:31

Donc si quelqu'un serait m'aider ,je serai d'accord ,par quoi commencer et avec quelle formule?...

Posté par
coeurtis
re : Problème du b.oulet de canon 29-04-10 à 20:02

ce pb na rein a voir avec les maths et puis je doute que ce sois nivo seconde de tout j'ai pas de temps maintant je reviendrait le faaire demain a la sortie des cours la je suis occupee a bientot sur ile de...

Posté par
Adista
re : Problème du b.oulet de canon 29-04-10 à 20:05

Bah je sais que sa n'as rien avoir avec les maths mais bon ce prof est physicien avant tout et personne n'y arrive a résoudre ses problèmes ce n'est pas du niveau seconde mais lui les donnes quand même encore une fois ce prof n'est pas comme les autres o.O

Posté par
J-P
re : Problème du b.oulet de canon 29-04-10 à 20:33

Choix du repère:
Origine au point de tir
axe des abscisses horizontal (sans + étant dans le sens de déplécement de l'avion)
axe des ordonnées vertical vers la haut.
Le plan du repère contient la trajectoire du projectile et celle de l'avion0

Equations paramétriques de position pour le projectile :

x1(t) = Vo.cos(50°).t
y1(t) = Vo.sin(50°).t - gt²/2

soit donc:
x1(t) = 400*cos(50°).t
y1(t) = 400.sin(50°).t - 5t²

Equations paramétriques de position de l'avion :

x2(t) = 130.t
y2(t) = 300
-----
Le projectile touche l'avion si il existe une valeur de t1 telle que :
x1(t1) = x2(t1) et que simultanément on a y1(t1) = y2(t2)

Pour avoir x1(t) = x2(t), il faut que :
400*cos(50°).t = 130.t
257 = 130 ---> impossible

Le projectile ne touchera pas l'avion.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
Adista
re : Problème du b.oulet de canon 29-04-10 à 20:38

C'était que la première questien è_é la c)Quelle est la condition pour obtenir une collision? Expliquez.

d)Avec les hypothèses de départ,y aura-t-il collision?Pour atteindre la cible?

f)A quelle distance horizontale du canon aurait lieu la collision?

g)Si la vitesse du projectile était de 500m/s, que devrait valoir l'angle de tir pour que le projectile touche la cible?

Posté par
Adista
re : Problème du b.oulet de canon 29-04-10 à 20:40


C'était que la première questien è_é la c)Quelle est la condition pour obtenir une collision? Expliquez.

d)Avec les hypothèses de départ,y aura-t-il collision?

e)Si l'angle est de 50° quelle devrait être la vitesse de l'obus pour atteindre la cible?

f)A quelle distance horizontale du canon aurait lieu la collision?

g)Si la vitesse du projectile était de 500m/s, que devrait valoir l'angle de tir pour que le projectile touche la cible?


je refait la réponse du topic car petit bug au niveau des questions ...

Posté par
J-P
re : Problème du b.oulet de canon 30-04-10 à 09:28

e)
x1(t) = Vo.cos(50°).t
y1(t) = Vo.sin(50°).t - gt²/2

Equations paramétriques de position de l'avion :

x2(t) = 130.t
y2(t) = 300

Condition nécessaire pour la Collision : x1(t) = x2(t) soit:
Vo.cos(50°).t = 130.t
Vo = 130/cos(50°)
Vo = 202 m/s

f)
y1(t1) = y2(t1)
Vo.sin(50°).t1 - gt1²/2 = 300
202.sin(50°).t1 - 5t1² = 300
5t1² - 154,9.t1 + 300 = 0
t1 = 2,076 s ou t1 = 28,9 s

La collision aura lieu pour t1 = 2,076 s
--> x(t1) = 130 * 2,076 = 270 m
La collision aura lieu à une distance horizontale de 270 m par rapport à la position du canon.

g)
x1(t) = Vo.cos(alpha).t
x2(t) = 130.t

x1(t) = 500.cos(alpha).t
x2(t) = 130.t

Il faudrait : 500.cos(alpha) = 130
cos(alpha) = 130/500 = 0,26
alpha = 75°
-----
Sauf distraction.  Calculs à vérifier.  

Posté par
coeurtis
re : Problème du b.oulet de canon 30-04-10 à 18:28

j'ai pas trop verifier mais a des erreur pres c'est ca
je veux dire des truc du genre x1(t) = Vo.cos(50°).t x1(t) = Vo.cos(50°t) pas vrais j-p.

Posté par
Kaela
re : Problème du b.oulet de canon 30-04-10 à 18:30

Désolé j'ai esquissé un  léger sourire coeurtis ....

Généralement , un message de JP est excellent .

Posté par
coeurtis
re : Problème du b.oulet de canon 30-04-10 à 19:09

j'ai jms douter de lui sauf que j'accorde souvent( et peu etre trop oui) un peu top de precision ace que je fait. en effet comme tu le dit moi je  suis actif sur fofo seulement depuis moin de 2samaine et deja je l'ai remaquer dans bien de brave intervention... alors bne continuation sur ile de ....

Posté par
J-P
re : Problème du b.oulet de canon 30-04-10 à 20:15

Je confirme :
x1(t) = Vo.cos(50°).t comme je l'ai écrit.
...

Posté par
coeurtis
re : Problème du b.oulet de canon 01-05-10 à 21:14

bonjour....J-p
je suis bien d'acc que tu puisse affirmer ou infirmer tes propres propos bein sauf que je veux que tu me convainque si non je reste dubitatif

Posté par
J-P
re : Problème du b.oulet de canon 02-05-10 à 09:59

coeurtis,

Tu manipules des formules sans les comprendre, c'est la meilleure façon de se tromper.
  
Ta formule est fausse à coup sûr:
Tu écris: x1(t) = Vo.cos(50°t)
Le membre de gauche à les dimensions d'une longueur et le membre de droite à les dimension d'une vitesse.
Cette équation n'est pas homogène et donc forcément fausse. De plus, cos(50°.t) est bancal, l'argument d'un cos doit être un

nombre sans dimension (un angle en radians ou en degrés ou en ..., un angle a une unité mais pas de dimension), ce qui n'est pas le cas ici.
  
Par contre, l'analyse dimensionnelle de x1(t) = Vo.cos(50°).t montre que les 2 membres de l'équation ont la dimension d'une longueur. Cette relation est donc homogène. Ce n'est pas une condition suffisante (mais elle est nécessaire) pour que la relation puisse être correcte.

On a comme donnée :
Un canon est incliné a 50° par rapport au niveau du sol.
Il tire un projectile animé d'une vitesse de 400 m/s.

La composante horizontale de la vitesse au moment du tir se trouve par projevtion du vecteur vitesse sur un axe horizontal,

on trouve donc immédiatement: vh(0) = Vo.cos(alpha)
Comme les frottement sont négligé dans le problème, le projectile n'est soumis qu'à son propre poids pendant se trajectoire.
Il n'y a donc aucune composante horizontale de force qui agit sur le projectile pendant sa trajectoire et donc la composante de vitesse horizontale du projectile reste la même pendant toute la trajectoire --> vh(t) = Vo.cos(alpha) (depuis t = 0 jusqu'à l'instant de l'impact du projectile au sol)

La composante horizontale x1(t) du déplacement du projectile à l'instant t est donc l'intégrale depuis 0 jusque l'instant t de Vo.cos(alpha).

On a donc par conséquent : x1(t) = Vo.cos(alpha).t
-----
Le doute est une bonne chose, mais se fier à son intuition sans la concrétiser par une analyse un peu sérieuse ...

Posté par
coeurtis
re : Problème du b.oulet de canon 02-05-10 à 19:33

bonjour....mon cher J-P
bonne disserte...!
bien je vais pas me fier a ce que ta dis neamoins tes propos m'ammene a resourdre completemen ce probleme et a ma maniere.
-Systeme etudier: le  projectile
-Repere: terrestre suppose gallilein
-Bilan des forces: Le systeme n'est soumis qu'a l'action de son poids P
-Conditions initiale: t=0; (angle de tir)=50° et vitesse initiale Vo=400/s et Ho=0 m
soit le repere orthonormal oriente dans le sens du MVT O lier au centre de la terre Y est porte par j et X par i
En applicant la 2ieme loi de Newton on a p=mg=ma a=g
par projection dans le reper on ax =o et ay =-g (bien sur que ce sont des vecteurs le x et le y sont en indice)
*par integration des coordonnees de a on a Vx =Vocos et vy =-(gt)+vosin
*par integration du parametre de v on
X=Votcons( je suis maintenant d'acc avec dans ma facon de faire avant l'integration devien meme caduc) et Y=-(gt2)/2+Votsin
-determinons l'equation de la trajectoir du cannon
par elimination de t dans x on a t=X/(Vocos) Y(t)=-(gX au carre)/2(vocosau carre)+Xtan=0
cette equation est celle d'un arc de parabole qui justifie bel et bien que la tajectoire  est du projectile est parbolique ( ce que ta d'ailleur pas demontrer c'est pas grave je suppose  que tu as trouver cela trop elementaire )
etudion maintenan l'avion bien entedu dans le meme repere
en abcence de force de le systeme avion n'est somis qu'a l'action de son propre poid P'
la vitesse etant constante alors l'acceleration est nulle d'ou X'=V'ot' et Y'=h=300 m
a/- croisement
il y a croisement dans l'un de ces 3 cas
1-l'equation Y(t)=h a une solution dans (positif)
2-/ t=t'X=X'
3-/ t=t' Y=Y'=h=300
Voila ma vision du probleme et je reste ouvert a quiconque trouve nuance

NB l'application numerique est laissee aux soins du lecteur

Posté par
coeurtis
re : Problème du b.oulet de canon 02-05-10 à 19:39

slt J-P
j'ai vu mon erreur c'etait simple ta vais pas a passer par les quantite pour me faire comprendre cela je l'est finalment remaque sinon disons que j'apprend pas mal de truk en te lisant
merci et merci encore pour tout le boulot que tu abbat pour reponre aux gen du fofo la physique te sera entierement reconnaissante et pouqoui pas un prix nobel de la part des responsable de Ile de ... ce sera pas mauvais no? (...)  

         cordialement........coeurtis



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