Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Bonjour à tous ! J'ai une question s'il vous plait.
Bonjour ! J'aurais envie de résoudre l'exercice suivant (créé par moi, donc s'il manque des informations, n'hésitez pas à me le signaler), mais je ne sais pas du tout comment m'y prendre :
On a un sac de sable de masse m, et un homme armé d'une batte de baseball. On prendra (car je pense que c'est necessaire) la masse du bras de l'homme + la batte = M
On cherche à frapper le sac de sable suffisamment fort avec la batte de baseball pour l'envoyer à 10 mètres. (On prendra 10m = le point d'impact au sol, pas les éventuelles glissades ou rebonds.
Sachant que le sac de sable à une masse 15kg, et que la batte de baseball + le bras de l'homme ont une masse de 10kg,
1°) A quelle vitesse doit-on frapper le sac pour qu'il atteigne son objectif ?
2°) Quelle est l'énergie contenue dans l'extrémité de la batte à ce moment la ?
3°) Quel serait son équivalent ? ***
4°) Est-ce possible pour l'homme ?
5°) (Un peu étrange je sais...) Si la force déployée par l'homme à ce moment là était sa force maximale, comment déterminer la masse maximale qu'il peut soulever ?
On ne néglige PAS les frottements de l'air, et on supposera le sac et la batte indestructibles. (et indéformable ?)
*** En fait j'ai vu ce rapport : "On apprend par exemple qu'un coup de genou donné par un champion de Muay Tai est équivalent à un choc provoqué par une voiture lancée à 56 km/h dans un mur"
Et j'aimerais savoir comment calculer cette équivalence, pour disons, une voiture de 1000kg.
Je pense que j'ai tout dit... C'est une question physique que je me suis toujours posé, mais je n'ai jamais su comment le calculer.
Voilà, n'hésitez pas à me dire s'il manque des informations, s'il faut que je sois plus précis etc.
Et merci beaucoup pour toute l'aide que vous pourrez m'apporter !
Oups, j'ai oublié :
6°) Cette fois ci on veut que le sac atteigne les 10 mètres quand il s'arrête, comment faire ? (Prenez le coefficient de friction du sol qui vous semble le plus adéquate, puisque de toute façon je ne précise pas sur quoi il tombe)
Et dernière chose (désolé) On suppose que quand l'homme frappe le sac, il part avec un angle de 45° (comme ça le sac parcours la plus grande distance possible)
Donc bin... Je sais pas, mettons que le sac soit sur un plan incliné à 45°, et donc que quand il le frappe, le sac part dans cette direction.
salut
la question 1) est niveau terminale S, tu saurais le faire ? il faut appliquer le PFD.
maintenant tu précises :
On ne néglige PAS les frottements de l'air, et on supposera le sac et la batte indestructibles. (et indéformable ?)
indéformable c'est mieux car au moins pas de problème d'absorption d'énergie etc
les frottements de l'air ça va compliqué largement l'affaire. Tu y tiens vraiment ? Dans ce cas, il va falloir prendre une modélisation des frottements sur le sac. Si tu prends des frottements en v² tu n'arriveras pas à résoudre analytiquement l'équa diff obtenue. Les frottements en v sont acceptables étant donné qu'on sera à faible vitesse. On va trouver une équa diff du second ordre à résoudre. Niveau BAC+1. On tombe sur une hyperbole si je me souviens bien.
Tu peux mettre en place l'équa diff ?
En fait j'ai pas mal de difficultés en physique... Et je suis hyper largué 
Si je fais le PFD j'arrive à P = mg ? Mais comment je trouve le reste ?
Je veux savoir comment faire ça depuis pas mal de temps déjà, mais je risque pas de tout comprendre, j'ai certainement pas le niveau. J'apprendrai à le faire en temps voulu. Mais il doit bien y avoir juste des formules à utiliser non ?
oui des formules à utiliser mais des chapitres de maths à connaitre aussi
P=mg c'est pas le PFD c'est une définition.
le PFD est une équa vectorielle. Elle donne : m.vect(a) = m.vect(g) - k.vect(v)
a c'est l'accélération
v la vitesse
vect() pour vecteur
-k.vect(v) c'est la force de frottement, proportionnelle et opposée à la vitesse.
j'espère que tu connais les notations d/dt et d²/dt²
On place les axes horizontale et vertical. Et on projète :
vertical : m.d²z/dt² = - m.g - k.dz/dt
horizontal : m.d²x/dt² = -k.dx/dt
Et donc après je résous chaque équation différentielle ? Et je fais quoi après ? (Merci de ton aide, au fait 
tu vas trouver une équa diff, tu la résouds, tu trouves léquation de la trajectoire et tu poses la condition x(y=0) = 10 et ça te donnera la vitesse initiale nécessaire
Mais y en a pas deux la ? Une avec z et une avec x ?
Pour celle avec x je trouve deux solution f1(x)= e(((-b+k/m)/2)x) et f2(x)= e(((-b-k/m)/2)x)
m.d²x/dt² = -k.dx/dt
m.dx/dt = -k.x + m.Vo.sin(alpha) en intégrant une fois.
soit : dx/dt + k/m .x = Vo.sin(alpha)
On résoud : x(t) = A.e(-k/m .t) + B.e(k/m.t) + Vo.m.sin(alpha)/k
Ensuite B=0 car sinon on aura x qui tendra vers l'infini quand t tend vers l'infini
et x(t=0) = 0 donc A = - Vo.m.sin(alpha)/k
d'où : x(t) = Vo.m.sin(alpha)/k .(1-e(-k/m .t))
maintenant il faut faire pareil avec z
Euh.. Alors
m.d²z/dt² = -m.g - k.dz/dt
m.dz/dt = - k.z - m².g.Vo.sin(alpha)
dz/dt = - k/m.z - m.g.Vo.sin(alpha)
dz/dt + k/m.z = - m.g.Vo.sin(alpha)
z(t) = A.e(-k/m .t) + B.e(k/m.t) - m².g.Vo.sin(alpha)/k ?
C'est bon jusque la ?
ah non là ça marche pas dès la 2e ligne.
m.d²z/dt² = -m.g - k.dz/dt
d²z/dt² + k/m . dz/dt= -g
solution particulière : z(t) = -m.g.t/k
solution générale : z(t) = A.e(-k/m .t) + Vo.m.cos(alpha)/k
(ça on le trouve comme tout à l'heure)
on additionne : z(t) = -m.g.t/k + A.e(-k/m .t) + Vo.m.cos(alpha)/k
z(t=0) = 0 donc A = m.g.t/k - Vo.m.cos(alpha)/k
d'où z(t) = ( -m.g.t/k + Vo.m.cos(alpha)/k ) (1-e(-k/m .t))
ouf !
finalement on va peut-être abandonner les conditions B=0 pour x et z. On va plutot prendre les conditions initiales...
bref c'est assez compliqué comme tu vois et c'est loin d'être fini encore. Tu tiens à garder tes frotttements ?
on pourrait y arriver mais comme tu vois c'est très lourd
si on enlève les frottements c'est beaucoup plus simple, on trouve :
z(t) = -gt²/2 + Vo.sin(alpha).t
x(t) = Vo.cos(alpha).t
d'où z(x) = -g x²/(2Vo².cos²(alpha)) + tan(alpha).x
voilà. Tu n'a plus qu'à chercher qu'à écrire z(10) = 0 et ça te donnera Vo = ...
dans ce modèle non : tous les corps tombent à la même vitesse
on a négligé les frottements maintenant donc on est comme dans le vide
Non mais.. Sérieusement ? Que l'homme tape dans un sac de 15kg, ou dans un sac de 10000 tonnes, ça changera rien ?? O_O
Parce que vu qu'il tape avec un angle de 45°, il va bien devoir combattre l'attraction terrestre non ?
dans le vide ça change rien au niveau de la trajectoire
après ça ne sera pas la même énergie à apporter puisqu'il faut fournir une énergie E = 1/2 mv² à l'objet
Je trouve 9,9 m.s-1
Si l'homme frappe à cette vitesse, il n'aura jamais une énergie cinétique suffisante.. non ?
masse du sac
Si l'homme frappe à cette vitesse, il n'aura jamais une énergie cinétique suffisante
tu peux préciser ?
Bin là, le problème mets en évidence un homme qui frappe dans un sac et qui veut l'envoyer à 10 mètres.
Et logiquement plus on tape fort (et donc vite en fait) et plus on l'envoi loin, mais plus le sac est lourd, et plus il faut taper fort (et donc vite) pour l'envoyer a la même distance non ?
Donc si l'homme frappe a 10 m.s-1 il ne devrait pas pouvoir envoyer un sac de 10000 tonnes aussi loin !
(Puisque tu dis que la masse n'interviens pas)
on récapitule :
quelque soit la masse, il faut lancer le sac à 9,9 m/s pour qu'il aille à 10 mètres.
maintenant, suivant la masse, il va falloir taper plus au moins fort pour donner cette vitesse.
plus le sac est lourd plus il faudra taper fort pour qu'il aille à 10m/s
Haha oui ^^ Mais relis la question :
1°) A quelle vitesse doit-on frapper le sac pour qu'il atteigne son objectif ?
C'est pas ce qui est demandé ! On demande à quelle vitesse il faut TAPER le sac, pas lancer
C'est pour ça que ça m'étonnait ^^
oui mais il fallait connaitre la vitesse pour le lancer avant de savoir la vitesse pour le taper. Là c'est plus compliqué, pck il faut étudier la manière dont se fait le transfert d'énergie, si il y a des pertes, si le sac se déforme, etc
tu crois vraiment que la vitesse du bras est intéressante à connaitre ?
Non mais moi je disais ça comme ça ^^ Si t'estime que c'est pas necessaire, on le néglige, après si les différence sont énorme, on peut pas quoi.
Et pourquoi faut d'abord connaitre sa vitesse au lancer ?
bonjour,
si on connait la vitesse sac et sa masse et la masse du bras de l homme on peut trouver la vitesse du bras + la batte en utilisant la conservation de quantité de mouvement m1v1 + m2v2 = m1v'1 + m2v'2 en supposant que le bras + batte s arrête après le choc on aura :
m1v1 + m2*0 = m1*0 + m2v'2 (en supposant aussi que la vitesse du sac et nul avant le choc sur ox horizontal ) il n y a plus qu'a calculer v1.
Annuler
connectez vous