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Niveau terminale
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2 exercice de physique

Posté par
Linoux
07-03-18 à 18:49

Une balle de golf, que l'on modélisera par un point matériel A, est lancée d'un point O, situé au niveau du sol avec une vitesse(v_0 ) ⃗, vecteur formant un angle α avec l'horizontale.
On appelle “ flèche ” l'altitude la plus élevée atteinte par le projectile et “ portée ” la distance entre le point de lancement O et le point d'impact I sur le sol. On suppose que les interactions avec l'air sont négligeables.
1. Donner l'expression des coordonnées vOx et vOz dans le repère(O;i ⃗;k ⃗ )du vecteur vitesse(v_0 ) ⃗à l'instant t = 0 s de lancement de la balle en fonction de v0 et de α.
2. En appliquant la deuxième loi de Newton (principe fondamental de la dynamique), établir l'expression du vecteur accélérationa ⃗du projectile et en déduire les coordonnées ax et az dans le repère(O;i ⃗;k ⃗ ).
3. Établir que les coordonnées du vecteur vitesse v ⃗du projectile sont
vx = v0.cos α et vz = -g.t + v0.sin α.
4. Établir que les coordonnées du vecteur position(OA) ⃗du projectile sont
x(t)=(v_0 cosα)tetz(t)=-1/2 〖g.t〗^2+(v_0 sinα)tpuis en déduire l'équation de la trajectoire du projectile.
Merci d'avance pour votre aide

Posté par
odbugt1
re : 2 exercice de physique 07-03-18 à 19:28

Bonsoir,
Voici quelques éléments très classiques qui devraient t'aider :

Vecteur accélération : On l'obtient à partir de la 2e loi de Newton

\overrightarrow{a}  =\begin{cases}a_x=0\\a_z=-g\end{cases}


Vecteur vitesse initiale :

\overrightarrow{v_0}  =\begin{cases}v_{0x}=v_0\,cos( \alpha )\\v_{0z}=v_0\,sin( \alpha )\end{cases}


Vecteur vitesse: On l'obtient par intégration du vecteur accélération

\overrightarrow{v}  =\begin{cases}v_x=v_0\,cos( \alpha )\\v_z(t)=-gt+v_0\,sin( \alpha )\end{cases}


Vecteur position initial:

\overrightarrow{OM_0}=\begin{cases}x_0\\z_0\end{cases}


Vecteur position: On l'obtient par intégration du vecteur vitesse

\overrightarrow{OM}=\begin{cases}x(t) =v_0t\,cos( \alpha )+x_0\\z(t) =- \frac{1}{2} gt^2+v_0t\,sin( \alpha )+z_0\end{cases}

On obtient l'équarion de la trajectoire en éliminant  " t " entre x(t) et (z(t)

Posté par
odbugt1
re : 2 exercice de physique 07-03-18 à 19:31

Remarque :
J'ai noté par M la balle de golf,  qui est notée A dans ton énoncé.

Posté par
Linoux
re : 2 exercice de physique 07-03-18 à 19:33

Merci de ta reponse voila ce que j'ai noter pour l'instant :
a)La seul force qui agit sur la balle est son poids puisque les interactions de la balle avec l'air sont negligables donc le bilan des forces  est p :
P=m
intégration de l'accélération en sachant que les condition de départs sont vox=vo fois cos de alpha
voz=vo fois sin alpha-g fois t
ennsuite l'integartion de la vitesse x t =vo fois cos alpha fois t
z t =vo fois sin alpha fois t_g fois t (au carre)/2

Posté par
Linoux
re : 2 exercice de physique 07-03-18 à 19:37

b)t=x/vo (fois cos alpha
z=vo fois sin alpha fois x/vo(fois)cos alpha-g(x/vo(fois)cos alpha/2
z=tan alpha  fois x -g/2 fois v0 (au carrer)fois cos(au carrer) alpha fois x(au carrer)
donc a xt =0 et az t=-g

Posté par
odbugt1
re : 2 exercice de physique 07-03-18 à 20:07

Citation :
Merci de ta reponse voila ce que j'ai noter pour l'instant :
a)La seul force qui agit sur la balle est son poids puisque les interactions de la balle avec l'air sont negligables donc le bilan des forces  est p :
P=m*g
intégration de l'accélération en sachant que les condition de départs sont vox=vo fois cos de alpha
voz=vo fois sin alpha-g fois t
ennsuite l'integartion de la vitesse x t =vo fois cos alpha fois t + x0
z t =vo fois sin alpha fois t_g fois t (au carre)/2


Toit cela est du cours est mérite d'être revu.

Posté par
Linoux
re : 2 exercice de physique 07-03-18 à 20:09

Donc ce n'est pas bon ?

Posté par
Linoux
re : 2 exercice de physique 07-03-18 à 20:11

cette réponse est bonne s'il vous plait?ax(t) = 0
az(t) = -g

Par intégration (de l'accélération) et tenant compte des conditions initiales (Vox = Vo.cos(alpha) et voz = Vo.sin(alpha)), on trouve vx(t) et vz(t) :
vx(t) = Vox = Vo.cos(alpha)
vz(t) = Vo.sin(alpha) - gt

Par intégration (de la vitesse) et tenant compte des conditions initiales x(0) = 0 et z(0) = 0), on trouve x(t) et z(t) :
x(t) = Vo.cos(alpha) * t
z(t) = Vo.sin(alpha) * t - gt²/2
-----

Equation de la trajectoire (il suffit d'éliminer t entre les équations de x(t) et z(t))

t = x/(Vo.cos(alpha))

z = Vo.sin(alpha) * x/(Vo.cos(alpha)) - g(x/(Vo.cos(alpha)))²/2

z = tan(alpha) * x - g/(2Vo².cos²(alpha)) * x²

z = - g/(2Vo².cos²(alpha)) * x² + tan(alpha) * x
-----
Coordonnees du point I en z = 0 (avec x différent de 0) :

- g/(2Vo².cos²(alpha)) * x² + tan(alpha) * x = 0

- g/(2Vo².cos²(alpha)) * x + tan(alpha) = 0

x = (2.Vo².tan(alpha) * cos²(alpha))/g

x = 2.Vo².sin(alpha) * cos(alpha) / g

x = (Vo²/g).sin(2.alpha)

I((Vo²/g).sin(2.alpha) ; 0)
---
Coordonnées de S :

plusieurs méthodes possibles, par exemple :

en S : Vz(t1) = 0 ---> t1 = (Vo/g).sin(alpha)

x(t1) = Vo.cos(alpha) * t1 = Vo.cos(alpha) * (Vo/g).sin(alpha) = (Vo²/(2g)).sin(2.alpha)

z(t1) = Vo.sin(alpha) * (Vo/g).sin(alpha) - g((Vo/g).sin(alpha))²/2
z(t1) = (Vo²/(2g)).sin²(alpha)

S((Vo²/(2g)).sin(2.alpha) ; (Vo²/(2g)).sin²(alpha))

Posté par
odbugt1
re : 2 exercice de physique 07-03-18 à 22:22

Tout cela est exact.

Posté par
gbm Webmaster
re : 2 exercice de physique 08-03-18 à 08:54

Bonjour,

1 remarque sur le topic : faire attention au choix du titre, il est trop vague en l'état.

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q08 - Comment bien choisir un titre pour la création d'un message ?



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