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centre d inertie

Posté par
moussolony
24-12-19 à 22:06

Bonjour
Dans la cour d une école maternelle se trouve une glissière dont le profil est représente dans le plan vertical. Cette glissière est constituée.
D un arc de cercle AB de rayon R.
D une partie rectiligne BC de longueur L située a une hauteur h du sol .
Un enfant de masse m est en mouvement sur cette glissière.
On se propose d étudier le mouvement du centre d inertie G de cet enfant.
1/ Étude du mouvement sur AB sur ce trajet , l enfant part sans vitesse initiale du point A.les forces de frottements sont négligées la position du centre d inertie G est repérée au point M par l angle a1=(OM,OB)
1/1 faire le bilan des forces appliquées a l enfants en M et les représente
1/2 déterminer l expression de la vitesse VM en fonction de g , R ,a1 et a2 .en utilisant le théorème de l énergie cinétique
Entre A et M
1/3 déduire l expression de VB au B
1/4 calculer VB
2/ étude du mouvement sur BC.
L enfant aborde la partie rectiligne BC avec le vitesse VB=3 m/s .sur cette partie, les sont équivalents a une force constante f de même direction et de sens oppose au vecteur vitess . Il atteint le point C.
Avec la vitesse VB=1 ,2 m/s
2/1 déterminer la valeur algébrique ax  de l accélération du mouvement
2/2 faire le bilan des forces exercées sur l enfant . représenter qualitativement des forces
2/3 déterminer la valeur f de la force de frottement f en utilisant le théorème du centre d inertie .
3/ étude du mouvement au delà de C , l enfant quitte la piste au point C et atterrit dans le sable au point D sous l action de son poids . l instant de passage en C est pris comme origine des dates .
3/1 montrer que son mouvement est uniformément variée
3/2 établir dans le repéré (C,i,j),les équations horaires ,x(t),Z(t)
3/3 déterminer l équation cartésienne de la trajectoire z=f(x) du mouvement de G
3/4 déterminer au point de chute D
3-4-1) les coordonnées XD et ZD
3-4-2) la vitesse de chute VD
R=1 m, h=10 cm, BC=L=1 m
m=10 kg, g=10 m/s

Réponse
Question 1/1
Le poids P du solide
La réaction normale
Question 1/2
Application du théorème de l énergie cinétique
AEC=w(p)+W(R)
EC(M)-EC(A)= m g h
1/2*m*V^2M=m *g*h
VM=√(2gh)
Déterminons h
h=Rcosa1-Rcosa2
VM=√(2gR(cosa1-cosa2)
Question 1/3
J ai besoin d aider
Merci d avance

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 25-12-19 à 00:02

Bonsoir,

Pour autant qu'on puisse en juger sans avoir le schéma qui accompagne  cet énoncé, il semble que tes réponses soient exactes.
Toutefois pour pouvoir le confirmer puis apporter l'aide que tu sollicites, il te faut poster le schéma.
Depuis le temps qu'on te le dit je m'étonne que tu ne le fasses pas systématiquement sans qu'il soit besoin de te le réclamer.

Attention de ne poster QUE le schéma !
L'énoncé ne doit pas paraitre en même temps.

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 25-12-19 à 17:14

Le schéma

centre d inertie

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 25-12-19 à 17:17

Question 1/1
Voici le schema

centre d inertie

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 26-12-19 à 15:29

Questions 1.1 et 1.2
OK

Question 1.3

Le point mobile M est en B donc α1 = 0
VB = .......

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 27-12-19 à 10:10

Bonjour
VB=√2gR(cos0-cos60)
VB=√2gR*0,5
VB=√(gR)

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 27-12-19 à 10:12

VB=√(10*1)
VB=3,2 m/s

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 27-12-19 à 10:26

Question 2/1
AX=∆V/∆t
∆t=BC/VB
∆V=VC-VB
ax =(-VB) *VB/(BC)
AX=-VB^2/BC
ax =(-1,2)/2
AX=0,72 m/s^2

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 27-12-19 à 11:54

Citation :
VB=√2gR(cos0-cos60)
VB=√2gR*0,5
VB=√(gR)


Question 1.3
Pour moi la réponse correcte est :

V_B= \sqrt{2\;g\;r\;(1-cos(\alpha _2)\;)}

Et, sauf erreur de ma part, comme la valeur numérique de 2 ne figure pas dans l'énoncé on ne peut pas répondre à la question 1.4

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 27-12-19 à 15:02

J ai oublié
Voici cette valeur a2=60

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 27-12-19 à 15:11

" 60 " sans unité n'a aucune signification.

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 28-12-19 à 14:18

Bonjour
C est plutôt
60°

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 29-12-19 à 19:01

OK
Le résultat que tu as obtenu pour VB (27-12-19 à 10:12) est exact

Question 2.1

Citation :

L enfant aborde la partie rectiligne BC avec le vitesse VB=3 m/s .sur cette partie, les sont équivalents a une force constante f de même direction et de sens oppose au vecteur vitess . Il atteint le point C.
Avec la vitesse VB=1 ,2 m/s


L'énoncé proposé est incohérent.
Je propose :
L'enfant aborde la partie rectiligne BC avec la vitesse VB (et non VB) = 3 m/s.
Sur cette partie, les frottements sont équivalents à une force constante  \color{red}{\overrightarrow{f}} de même direction et de sens opposé au vecteur-vitesse. Il atteint le point C avec la vitesse VC (et non VB ‼) = 1,2 m/s

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 31-12-19 à 12:27

Bonjour
Question 2/1
AX=∆V/∆t
mais, on Ne connait pas ∆t

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 31-12-19 à 15:27

Merci de respecter les notations imposées par l'énoncé et donc na pas transformer ax en AX !!!

En effet, on ne peut pas calculer ax de la manière que tu évoques.
Il faut donc en trouver une autre.
Je  te laisse y réfléchir.

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 31-12-19 à 16:12

Calculons f
Application le théorème de l énergie cinétique entre B Et C
EC(C)-EC(B)=W(P)+W(R)+W(f)
W(P)=W(R)=0
\frac{1}{2}*m*V^2C-\frac{1}{2}*m*V^2B=-f*BC
f=\frac{m(V^2B-V^2C)}{2}
f=\frac{10(9-1,44)}{2}
f=25,2 N
Application du théorème du centre d inertie
P+R+f=m*a
Projection dans le repéré (BC)
-f=m*ax
ax=\frac{-f}{m}

ax=(-25,2)/10
ax=-2,52 m/s

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 31-12-19 à 16:33

ax=-2,52m/s^2

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 31-12-19 à 16:57

Cette manière de faire est envisageable.
Elle a pour inconvénient d'inverser l'ordre des questions 2.1 et 2.4

J'ai trouvé a = - 3,78 m/s² et pas comme toi 2,52 m/s²

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 01-01-20 à 14:03

Bonjour
J aimerais savoir quelle méthode vous avez utilisée

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 01-01-20 à 14:51

3 forces non négligeables s'exercent sur le système étudié.
Deux d'entre elles, le poids et la réaction sont opposées et s'annulent.
La troisième (force de frottement) est d'après l'énoncé une force constante.
L'accélération " a " du système est donc une accélération constante, le mouvement est rectiligne uniformément varié et on peut donc lui appliquer les lois de type de mouvement :

(VC)² - (VB)² = 2 * a * L
a = (VC)² - (VB)²) / (2 * L)
a = (1,2² - 3²) / (2 * 1 ) = -7,56 / 2 = - 3,78 m/s²

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 01-01-20 à 16:23

OK
Question 2/2
Bilan des forces
Le poids P du solide
La réaction normale RN
-les forces de frottements
Question 2/3
Application du théorème du centre d inertie
P+R+f=ma
Projection dans le repéré (BC)
-f=m*ax
f=-(m*ax)
f=-(10*-3,78)
f=37,8 N
Question 3/1
Système : l enfant
Référentiel : terrestre supposé galiléen dans le repère (C,i,j)
Bilan des forces
Le poids p du solide
Application du théorème du centre d inertie
P=m*a
m*g=m*a
a=g=constante
Donc le mouvement est uniformément variée.
Question 3/2
OM=1/2*a*t^2+vot+OM et V=at +VO.
Projection dans le repère choisi
a , t=0, OM{ XO=0,Zo=-h} , V{ VOx = VO*cosa, VOZ=VO*sina}
a t# 0, application du théorème du centre d inertie
a=g=-gj { ax=0 , az= -g}

OM{ x(t)=VO*cosa*t, Z(t)= \frac{-g*t^2}{2}+VO*sina*t-h
Question 3/3
Z=\frac{-g*x^2}{2*V^20*cos^2a}+xtana-h
Question 3-4-1)
J aimerais savoir si
ZD=-h

[b][/b]

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 01-01-20 à 16:52

Questions 2.2  et  3.1 :
OK

Questions 3.2 et 3.3
Des erreurs.
Dans le repère Cxz J'ai trouvé :
x(t) = 1,2*t
z(t) = - 5t²
z(x) = -3.47 x²

Question 3.4.1 :
Effectivement dans le repère Cxz on a bien z(D) = -h

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 01-01-20 à 19:09

Question 3/2
S il vous plaît, vous pourriez  m expliquer comment vous avez trouvé x(t) et Z(t)

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 01-01-20 à 19:43

Pour x(t) j'utilise (presque) l'équation horaire que tu as trouvée :
x(t) = V0x * cos() * t
Avec V0x = VC = 1,2 m/s
et = 0°

Pour z(t) j'utilise l'équation horaire que tu as trouvée, sauf le " -h " final qui est faux puisque à la date t=0 l'enfant est au point C
z(t) = -gt²/2 + V0z * sin() * t
avec g=10m/s² ;  V0z = 0  ;   = 0°

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 02-01-20 à 01:59

Bonjour
Pourquoi VoZ=0

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 02-01-20 à 09:04

C'est une erreur de frappe.
J'aurais du écrire :
x(t) = V0 * cos() * t
Avec V0 = VC = 1,2 m/s
et = 0°

et
z(t) = -gt²/2 + V0 * sin() * t
avec g=10m/s² ;   = 0°

Il n'en reste pas moins que :
V0z = V0 * sin() = 1,2 * sin(0) =0
La composante du vecteur vitesse initiale sur l'axe Oz est bien nulle.

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 03-01-20 à 23:29

OK
Question 3-4-1)
ZD=-3,47XD
-0,1=-3,47XD
XD=0,03 m

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 03-01-20 à 23:32

Question 3-4-2)
VD=at+VC
VD=-3,78t+1,2

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 03-01-20 à 23:59

Question 3.4.1
Comme tu n'expliques rien et que le résultat est faux, je ne comprend pas ce que tu as voulu faire.
La solution :
z(D) = - h = - 0.1m

z(D) = -3,47*x²(D)
x²(D) = - 0,1 / -3,47 = 0,0288
x(D) = (0,0288) 0,17m  

Question 3.4.2 :
Ce que tu as écrit est faux et non justifié.
Tout emploi de "formule" doit être justifié par une loi de la physique qui s'applique au problème concerné.
Ici, tu peux (par exemple) utiliser le théorème de l'énergie cinétique ou bien la conservation de l'énergie mécanique entre les points C et D

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 04-01-20 à 01:42

Application du théorème de l énergie cinétique entre C et D
EC(D)-EC(C)=W(P)
1/2*m*V^2D-1/2*m*V^2C=m*g*h
V^2D-V^2C=2g*h
VD=√(2gh+V^2C)
Avec h=0,1m , g=10 m/s, VC=1,2m/s
2*g*h=2*0,1*10=2 m^2/s

V^2C=1,44 m/s
VD=√(2+1,44)
VD=√(3,44)
VD=1,85 m/s

Posté par
odbugt1
re : centre d inertie 04-01-20 à 09:20

Oui, c'est exact.

Posté par
moussolony
re : centre d inertie 04-01-20 à 11:17

Merci infiniment
J en profite pour souhaiter bonne et heureux année



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