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Coefficient de frottement dynamique
Bonjour a tous, j'aurai besoin d'aide pour un DM de physique.
Alors voila l'intitulé de mon exercice
A l'aide d'un ressort, on peut réaliser une petite catapulte pour propulser un wagon depuis le bas d'un rail incliné. Quand le ressort se détend, il transfère son énergie potentielle élastique vers le wagon sous forme d'énergie cinétique. Le wagon s'élance donc dans la montée. Au cours de l'ascension du wagon, le système gagne de l'énergie potentielle de pesanteur au détriment de l'énergie cinétique du wagon. Il atteint alors une hauteur Hmax a laquelle il rebrousse chemin.
Déterminer le coefficient de frottement dynamique.
Donnée :
angle d'inclinaison : 45°
je sais que f = Rt/Rn
Avec f le coefficient dynamique, RT, la reaction tangentielle, dans le sens contraire au mouvement, Rn la reaction normale au wagon.
Si vous avez des idées n'hésiter pas
Merci
Bonjour, le sujet est incomplet car la seule donnée est Hmax, il manque la cste de raideur, les conditions initiales et bcp d'autres choses a mon avis
Bonjour, le sujet est incomplet car la seule donnée est Hmax, il manque la cste de raideur, les conditions initiales et bcp d'autres choses a mon avis
Je suis d'accord avec mon prédécesseur sauf si l'exercice vous demande d'exprimer f sous forme d'expression littérale, ce que je ne pense pas sinon, pourquoi vous aurait-on donner la valeur de l'angle de pente
.
Cependant, votre exercice semble vous suggérer intensément d'utiliser le théorème de l'énergie cinétique :
Ec initiale
finale = 
Winitialefinale( En prenant comme position initiale le bas de la pente (altitude 0) et comme position finale le point de hauteur maximale.
En gardant à l'esprit que Rn = Py = mg.cos() (Obtenu par la RFD)
En gardant à l'esprit que W( En sachant que Ec(initiale) = Ep(élastique) transférée par le ressort et Ec(finale) = 0 vu que le wagonnet va redescendre à ce moment là (inversion de vitesse).
Une idée à creuser...
bonjour, j'ai le meme probleme avec un peu plus de donné ce qui me rend la tache un peu plus difficile, on me demande de calculer le coefficient de frottement dynamique a partir de l'etude de la conservation de l'energie entre l'energie potentiel et l'energie potentiel élastique.
J'ai les valeurs de l'energie potentiel élastique et potentiel de pesanteur pour plusieurs valeurs de h et plusieur compression du ressort delta x comprimé au point initial.
J'ai donc Epp=mg(deltah) et Ep=0.5k(deltax) au carré
Un ami ma prevenu qu'il fallait le determiner sous forme de graphique
est ce possible ?
Cordialement.
Oui, c'est possible !
Quand vous avez plusieurs données dépendantes des autres, il est effectivement judicieux de procéder par détermination graphique en essayant de dégager une relation 'simple' entre Y et X. (le plus souvent une fonction linéaire Y = m X ou affine Y = mX + p).
Donc à vous de voir qui jouera le rôle de l'ordonnée Y et qui sera l'abscisse X.
le role de y et x seront les energie potentiel de pesanteur et energie potentiel elastique mais comment en tire t'on le coefficient de frottement a partir du graphe est ce tous simplement le coefficient directeur de la droite y=f(X) ?
j'arrive a cela delta(x)/delta(y) = (0.5k/mg).(deltax)^2/(deltah)
(deltax)^2/(deltah) = coefficient directeur de la droite et deltax/deltay represente le coefficient de frottement dynamique c'est bien ca ?
bonjour julien (mon homonyme 
),
heu... "a partir de l'étude de la conservation de l'énergie entre l'énergie potentiel et l'énergie potentiel élastique." plutôt de la non conservation de l'énergie mécanique, qui est dissipée... par la force de frottement! avec
mais d'après ce que j'ai compris Ec est nulle aussi bien a la fin qu'au début
exact pour la non conservation.. mais pourquoi l'energie cinetique initial est nul ? parceque son energie se tansforme en engergie potentiel elastique ?
Ah oui je suis désolé j'ai oublié des données...
k = 113 N/m
m = 195 g
longueur du wagon (9.9 cm)
Hini = 5.5 cm
Hfin = 14.5 cm
Hmax = 9.3 cm
Je sais que f = Rt/ Rn
Mais ceux que j'arrive pas a comprendre c'est comment on arrive a calculer Rt
d'apres la seconde lois de newton quand tu projete sur l'axe oy (vitesse ne varie pas selon oy) t'arrive forcement a RN=mgcos(alpha)
donc RT=fmgcos(alpha)
d'apres la seconde lois de newton quand tu projete sur l'axe oy (vitesse ne varie pas selon oy) t'arrive forcement a RN=mgcos(alpha)
donc RT=fmgcos(alpha)
Oui ! Mais gaga cherche la valeur de f en fait.
heroes31 pensez vous que mes idéés sont bonne ou pas pour le coefficient de frottement ?
Je ferai plus simple.
On considère la "non-conservation" de l'énergie cinétique comme indiqué par entr0pie, appliqué au wagon.
Em = W(Rt)
[Epp(f) + Ec(f)] - [Epp(i) + Ec(i)] = -f.AB
Vu que Ec(i) = Epe fourni par le ressort et que AB, distance parcourue est liée par la trigo : sin(
) = h / AB :
[Epp(f) + 0] - [0 + Epe] = -f.h.sin(
)
(si on prend zi = 0 et zf = hauteur atteinte)
Donc on a :
Epp = Epe - f.h.sin(
) => Epp = f(Epe) fonction affine de pente = 1 et d'ordonnée à l'origine -f.h.sin()
Etant donné que votre exercice vous donne, si j'ai bien compris, les valeurs des énergies !
Saut étourderie de ma part, c'est l'heure du déjeuner !
Bonne après-midi, je ne serai pas connecté avant demain je pense.
C'est à se taper la tête au mur.
"Déterminer le coefficient de frottement dynamique"
entre quoi et quoi ?
Si c'est entre les rails et les roues ...
c'est raté si les roues roulent sur les rails sans glisser, il n'y a pas de frottement dynamique entre rails et roues...
Si elles glissent sans rouler, il faudrait le dire... Et de toutes manières, une bonne partie des pertes par frottement seraient dues à d'autres causes.
...
On peut évidemment évaluer une perte d'énergie due aux frottements mais il s'agira de frottements dans l'air, de frottement dans les roulements de ...
Je m'arrête là, mieux vous taire ce que je pense sur la qualité de certains profs. 
Je m'arrête là, mieux vous taire ce que je pense sur la qualité de certains profs.
Excellent !
(Surtout que je partage ton point de vue !)
C'est à se taper la tête au mur.
Oui, c'est le cas, faut pas oublier de trucs (², cos, sin ...) en route !
Pour répondre à Gaga maintenant, voici ce que je vous propose :
Etant donné qu'il n'y a pas de schéma associé, j'ai donc considéré (mais c'est vraiment "arbitraire" bien choisi de ma part, et j'ai peut-être faux aussi !) que le bas de la pente z = 0 correspondait à la position d'équilibre du ressort...
sinon, je ne voyais pas comment considérer son allongement x (au vue de vos données).
Ainsi, comme je vous l'ai déjà dit plus haut :
En appliquant le théorème de l'énergie cinétique entre la position Hinit. et Hmax, on a
EC = W(Fext.)
Ec(f) - Ec(i) = W(P) + W(Rn) + W(Rt)
Comme le wagon s'arrête, Ec(f) = 0 et comme Rn perpendiculaire au déplacement, W(Rn) = 0.
Du coup, on a :
- Ec(i) = W(P) + W(Rt)
Le ressort fournit l'énergie Epélast. qui se transforme en Ec(i) pour le wagonnet.
- Epe = mg(zi - zf) - Rt.IF (I = position initiale et F, finale : IF est la distance max parcourue par le wagonnet)
-(1/2).k.x² = mg(hinit - hmax) - f.Rn.IF
Par la trigo,
IF = (hmax - hinit)
sin()
x = hinit
sin()
Et par la RFD :
Rn = Py = mg.cos(
) (en projetant sur l'axe Gy, orthogonale à la pente)
On remplace, on triture le tout pour sortir f et...
Après 3-4 lignes de calcul, on aboutit à :
f = [(1/2).k.hinit².sin²(
) + mg(hinit - hmax)] / [ mg.cos()sin()(hmax - hinit) ]
- sauf erreur quelque part ! -
Ce qui, tout calcul fait me donne une valeur de f
87,8 (sans unités)
Ok, c'est barbare mais pas insurmontable !
Maintenant, reste à voir si c'est bien ça !
(Et que j'ai bien supposé au départ, mais j'en doute un peu... D'autant plus que je suis bien incapable de dire si 87,8 est une valeur plausible !)
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