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DM produits scalaires/physique

Posté par
gwedftromy
22-04-18 à 19:33

voici l' énoncé : Une jeune fille sait que le travail w  d' une force constante  vecteurF lorsque son point d'application  se déplace de A à B est W=vecteur F. vecteur AB
Il s' agit de l'énergie fournie par vecteur F lors du déplacement . Il s' exprime en joule (J).On dit que vecteur F est motrice si elle contribue à favoriser le déplacement , et résistante dans le cas contraire .

A)Elle monte ou descend une échelle de longueur 3 mètres en portant un pot de peinture de 10 kg . L' angle que fait l' échelle avec le mur est 20°. Lisa se rappelle qu'un vecteur poids vecteur P est vertical dirigé vers le bas, et tel que ||vecteurP||=M*G où g est la constante de gravitation , et choisit g=9,81 m.s-1
1) Faire un schéma a une échelle convenable
2) ELLE monte l' échelle jusqu'en  haut . Calculer le travail du poids du pot . Indiquer si ce poids est moteur ou résistant
3) elle redescends l' échelle jusqu'en bas .Calculer le travail du poids du pot .
Indiquer si ce point est moteur ou résistant
B) Elle soulève une poutre homogène CD de masse= kg de la position horizontale à la position verticale , l' extrémité C restant fixe. On a CD= 1.5m

1) elle sait que le poids de la barre s'applique au milieu G de la barre .Calculer le travail de ce poids sur l' ensemble du déplacement
2) Pour soulever cette poutre , elle exerce une force vecteurF constante, verticale en D. Calculer la valeur de ||vecteurF||, en supposant que son travail et celui du poids s' annulent .

Alors j' ai fait le schéma pour la question 1 , je vous le met en pièce jointe

DM produits scalaires/physique

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 22-04-18 à 19:33

pour la question 2 j' ai fait cos20°= coté adj/ hypothénuse
=coté adj/3
coté adj = 3*cos20
=2.81..

et pour la 3 ème question : sin20°=coté opposé/hypothénuse
=coté opposé/3
coté opposé=3*sin20
=1.02

je pense que ce que j' ai fait n' ai pas complet car il faut calculer le travail du poids , et moi je n' ai pas pris en compte les 10 kg de peinture , je ne sais pas comment faire

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 22-04-18 à 21:03

Bonjour gwedftromy,

La méthode préconisée dans cet exercice pour calculer le travail d'un poids n'est pas la plus simple, mais elle semble imposée par l'énoncé.

Travail du poids du pot sur le trajet AB :

W\overrightarrow{(P)}= \overrightarrow{P}\cdot\overrightarrow{AB} =~\parallel \overrightarrow{P} \parallel \cdot \parallel \overrightarrow{AB} \parallel \cdot cos(\overrightarrow{P},\overrightarrow{AB})

AN :
P = mg = 10*9,81 = 98,1N
AB = 3m
Angle entre les vecteurs \overrightarrow{P} et  \overrightarrow{AB}   = 160°

W = 98,1 * 3 * cos (160°) = -277 J
W<0 : Le poids du pot est une force résistante.

Les autres questions peuvent être résolues de la même manière à condition, bien entendu, pour la partie B de disposer de la masse de la poutre qui n'apparait pas dans l'énoncé.

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 22-04-18 à 21:23

merci beaucoup pour votre aide précieuse Je reviendrais vers vous demain quand j' aurais finit de répondre à toutes les questions

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 16:31

comment savait vous que l' angle entre les vecteurs P et AB est de 160°?

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 16:58

moi j' ai fait : W=98,1 *3*2,81
(2.81 c'est cos 20°=c.adj/hypothénuse
=c.adj/3
c.adj=3*cos20°
2,81)

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 17:32

Citation :
(2.81 c'est cos 20°
Un cosinus supérieur à 1 c'est un vrai scoop !


Ma calculatrice affirme que :
cos (20°) = 0,93969 ≈ 0,94

Je te prépare ( d'ici ce soir ) un schéma pour répondre à ta question sur l'angle de 160°

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 17:36

D'accord merci beaucoup , et ce n'est pas cos20 qui fait2,81 mais 3*cos20

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 18:07

Tout d'abord je te rappelle que je calcule ici le travail du poids du pot comme étant le produit scalaire du vecteur  poids par le vecteur déplacement conformément à la demande de l'énoncé.

Donc : W\overrightarrow{(P)}= \overrightarrow{P}\cdot\overrightarrow{AB} =~\parallel \overrightarrow{P} \parallel \cdot \parallel \overrightarrow{AB} \parallel \cdot cos(\overrightarrow{P},\overrightarrow{AB})

Dans cette relation apparait :  (\overrightarrow{P},\overrightarrow{AB})

Il s'agit de l'angle entre le vecteur poids  \overrightarrow{P} et le vecteur déplacement  \overrightarrow{AB} c'est-à-dire l'angle dont on doit faire tourner  \overrightarrow{P} pour lui donner même direction et même sens que  \overrightarrow{AB} (voir figure)

Dans la question suivante, le vecteur déplacement change de sens, il en résulte un changement d'angle car le vecteur déplacement est maintenant le vecteur   \overrightarrow{BA}

DM produits scalaires/physique

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 18:18

OK
Donc si j'ai bien compris tu trouves le même résultat que moi au signe près.
Toutefois tu trouves ainsi un résultat positif ce qui n'est pas cohérent avec une force qui est ici manifestement résistante.

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 20:22

merci énormément , donc pour la question 3 c'est W=98.1*3*cos20°
=277

w<0 donc c'est une force motrice ?

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 20:39

Citation :
pour la question 3 c'est W=98.1*3*cos20°  Oui

=277  Résultat sans unité = Résultat faux

w<0  ???      ???

donc c'est une force motrice ?
C'est bien une force motrice mais pas pour la raison que tu donnes !

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 21:23

Ducoup c'est 277 J , mais par contre je ne sais pas pourquoi c'est une force motrice , c'est parce qu elle est positive non ?

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 23-04-18 à 23:34

Une force motrice est une force qui déplace son point d'application et qui par son action participe à ce déplacement. Le travail d'une force motrice est positif.

A l'inverse, si cette force par son action s'oppose au déplacement de son point d'application, elle est résistante et son travail est négatif.

C'est pourquoi il était évident avant de faire le calcul que le travail du poids du pot de peinture quand il monte l'échelle serait négatif : Ce poids s'oppose au déplacement .
Et évidemment quand le pot descend l'échelle, il favorise le déplacement d'ou un travail positif.

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 27-04-18 à 18:47

merci beaucoup pour votre réponse , désolé pour ma longue absence aha , je vais faire les autres questions et je reviens vers vous

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 27-04-18 à 21:15

Voilà pour la question 1 B j'ai fait un schéma mais je ne sais pas comment faire après , je ne comprends pas

** image supprimée **

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 27-04-18 à 23:24

Citation :
Voilà pour la question 1 B j'ai fait un schéma mais je ne sais pas comment faire après , je ne comprends pas
La situation est différente de celle de l'échelle, mais la méthode reste la même. On applique la définition du travail d'une force constante.


Au cours du redressement de la poutre le point G (ou s'applique le poids) passe de la position K (poutre horizontale) à la position K' (poutre à la verticale). Le vecteur déplacement est le vecteur  \overrightarrow{KK'}

Le travail du poids, qu'on s'attend à trouver négatif (puisque ce poids s'oppose au redressement de la poutre) est donné par le produit scalaire : W(\overrightarrow{P}) = \overrightarrow{P}\cdot\overrightarrow{KK'}

Je précise à nouveau qu'il ne s'agit pas de la méthode la plus simple pour calculer le travail du poids de la poutre, mais c'est la méthode imposée par l'énoncé.

DM produits scalaires/physique

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 28-04-18 à 21:38

Bonsoir,j'ai trouver P , mais je ne trouve pas à quoi est égale le vecteur KK' et l'angle que l'on recherche

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 28-04-18 à 22:27



C'est de la petite géométrie, niveau collège.

Si on pose CD = h on évidemment CK = CK' = CG = h/2
Et à l'aide, par exemple, du théorème de Pythagore on calcule la norme de  \overrightarrow{KK'}
L'angle entre les vecteurs  \overrightarrow{P} et  \overrightarrow{KK'} peut se trouver très simplement en représentant sur un schéma séparé ces deux vecteurs en leur donnant la même origine. ( Voir ce schéma ci-dessous)

Mais, si tu le préfères, il existe d'autres moyens de calculer ce produit scalaire. Voir ton cours de maths à ce sujet.

DM produits scalaires/physique

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 29-04-18 à 20:53

Mais ducoup comme CD=1,5 , ducoup KK' peut être égale à la moitié non ? Comme CG est égale à la moitié

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 29-04-18 à 23:38

Citation :

Mais ducoup comme CD=1,5 , ducoup KK' peut être égale à la moitié non ? Comme CG est égale à la moitié
Applique le théorème de Pythagore. C'est une valeur plus sure que les "Du coup"

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 30-04-18 à 19:44

Je ne comprends pas , pour trouver KK' avec Le théorème de Pythagore , j'ai fait KK au carré = CK au carré +CK' au carré , ça fait 1,125 , ensuite je fais la racine carré et je trouve 3racinecarre2/4 ( ce qui fait 1,06

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 30-04-18 à 20:13

Et moi je ne comprends pas ce que tu ne comprends pas puisque ta démarche est correcte et que ton résultat le serait aussi s'il était assorti de son unité.

Je propose :

Comme indiqué dans mon post du 28-04-18 à 22:27 je pose CD = h
ce qui implique CK = CK' = h/2
D'après le théorème de Pythagore :
(KK')²  =  (CK)² + (CK')²
(KK')² = (h/2)² + (h/2)² =(h²/4) + (h²/4) = 2h²/4 = h²/2
KK' = (h²/2) = (1,5²/2) = 1,061 m

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 30-04-18 à 22:38

Non enfaite j'ai rien dit j'ai compris aha , et ducoup l'angle entre le vecteur KK' et P est de combien de degrés ? Parce que en le traçant je trouve 45 degrés

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 00:10

Citation :
en le traçant je trouve 45 degrés
Non.
Voir le schéma dans mon post du 28-04-18 à 22:27

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 12:14

135° ?

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 12:56

ducoup j' ai fait W(vecteur P) = 49.05*1.061*cos(135°)
=-36.79 ....(la valeur ne s' arrete pas je sais pas si c'est normal

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 14:28

pour la question 2 B je ne comprends pas comment faire , mais j' ai fait un schéma
sinon il me reste encore 3 questions et le dm est enfin fini aha :

C) Elle tire maintenant un chariot de masse m=1kg à l' aide d' une corde sur laquelle elle exerce une force vecteurF d' intensité 50N, sur une distance d=10m au sol. Calculer le travail de vecteur F et du poids vecteur P dans chacun des cas suivants :
1) Le sol est lisse et horizontal n et la direction de vecteur F est aussi horizontale
2) Le sol est lisse et horizontal , et la direction de F fait un angle de 20 ° vers le haut avec le sol
3) Le sol est lisse et incliné de 15° vers le haut , et la direction de F fait un angle de 20° vers le haut avec le sol
voilà Je vais essayer d' y répondre

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 15:07

 \large W( \overrightarrow{P})=P*KK'*cos(135°)
avec

\large P=mg
 \large KK'= \sqrt{ \dfrac{h^2}{2} } =  \dfrac{h}{ \sqrt{2} }
     \large cos(135°) = - cos(45°) = - \dfrac{ \sqrt{2} }{2}}
 \large W(\overrightarrow{P})=mg*\dfrac{h}{ \sqrt{2}}*(- \dfrac{ \sqrt{2} }{2}) =- \dfrac{mgh}{2}

Application numérique :
g = 9,81 N/kg
h = 1,5 m
m = ?
Ton énoncé ( Voir ton post du  22-04-18 à 19:33) ne donne pas la valeur de la masse de la poutre.

Remarque :
Tu aurais pu (comme je te l'ai suggéré précédemment) calculer le produit scalaire par la méthode analytique
( voir ton cours de maths ):

Soient les vecteurs  \overrightarrow{P} \begin{pmatrix}0 \\-mg\end{pmatrix}   et   \overrightarrow{KK'} \begin{pmatrix}-h/2 \\h/2\end{pmatrix}
Le produit scalaire de ces deux vecteurs est donné par ( 0 * -h/2 ) +  (-mg) * h/2  = -mgh/2

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 15:15

d'accord merci bcp , et pour la 2B je dois faire comment ducoup ? (j ai oublié de le rajouter mais pour la 2 B le prof a dit que la poutre faisait 5 kg )

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 16:48

Citation :
(j ai oublié de le rajouter mais pour la 2 B le prof a dit que la poutre faisait 5 kg )


OK : J'en déduis donc :
a) W( \overrightarrow{P} )= - (m*g*h) /2 = - (5 * 9,81 * 1,5) / 2= -36,75 J

b) et j'en déduis aussi ( pour la question B2 ) que puisque d'après l'énoncé on suppose que le travail du poids et celui de la force exercée pour la relever s'annulent :
W( \overrightarrow{P} )+W( \overrightarrow{F} )=0
Donc W( \overrightarrow{F} ) = 36,75J donc un travail positif correspondant à une force motrice.

La question B2 est une réplique presque identique de la question B1 à ceci près que :
Dans la question B1 l'inconnue était le travail du poids, ce poids étant connu .
et ici les rôles sont inversés : le travail de la force est connu, et son intensité est à calculer.
Il faudra comme dans la question précédente exprimer le produit scalaire des vecteurs force et déplacement.
Je te laisse faire, ce sera une excellente manière de vérifier si tu as bien compris.

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 18:05

mais F fait donc 36,75 J donc on a pas besoin de le calculer ?

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 18:06

mais pour la question 1B je trouve -36.79 , car j' ai fait comme si on connaissait le poids de la poutre et j' ai fait 49.05*1.061*cos(135°)

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 18:16

Citation :
mais F fait donc 36,75 J donc on a pas besoin de le calculer ?
Une force en Joules !?!?  



Tu devrais (re)lire ton énoncé.

C'est le travail de \overrightarrow{F} qui est égal à 36,75J et c'est la valeur ( on dit aussi l'intensité ) de \overrightarrow{F}
qui est à calculer (en Newtons)

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 18:47

j' ai fait W(vecteurF) = vecteurF*vecteurCD

||vecteurF||*||vecteurCD||*cos(vecteurF,vecteurCD)
36.79 = ||vecteurF||*1.5*cos(60°)
est ce que deja cela est juste ?

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 19:08

Citation :

est ce que deja cela est juste ?
Non.



Réfléchis à ceci :
Le vecteur CD est un vecteur qui change de direction pendant la phase de relèvement.
Donc l'angle entre la force F qui reste verticale et le vecteur CD change aussi.
Il est égal à 90° quand la poutre est horizontale, il est égal à 0° quand la poutre est verticale

Conclusion :  vecteur F * vecteur CD  n'est pas égal à W(vecteur F)

Conseils :
Faire une figure et la poster.
Rechercher le vecteur déplacement ( lequel n'est pas le vecteur CD )
moins important : Utiliser 36,75 J et non 36,79 pour la valeur du travail de la force F

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 19:17

Merci encore pour votre aide , voilà la figure , ( il faut que j'utilise 36,79 car c'est le résultat que je trouve sur la calculatrice) mais ducoup le vecteur déplacement c'est lequel ?

DM produits scalaires/physique

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 20:11

Pour le travail de P
C'est toi qui a raison.
Il est bien égal à 36,79J et non à 36,75J
La différence provient de la valeur de " g " qui est fixée à 9,81 N/kg par l'énoncé alors que j'ai utilisé 9,8 N/kg

Pour ton schéma :
La force F qui relève la poutre ne peut pas être dirigée vers le bas .

Pour le vecteur déplacement :
Observe tous mes autres schémas ( pour l'échelle et pour le travail du poids de la poutre ).
Tu verras que le vecteur déplacement a pour origine le point de départ de la force et pour extémité son point d'arrivée.

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 21:10

ducoup pour le vecteur déplacement , le point de départ c'est D mais c'est quoi le point d' arrivé ?

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 01-05-18 à 23:06

Réponse à ta question sur ce schéma :

DM produits scalaires/physique

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 02-05-18 à 10:43

merci bcp , et ducoup pour le 2b le vecteur déplacement c'est quoi ? je sais juste que le point de départ c'est D

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 02-05-18 à 10:44

a oui nan pardon c'est bon j' avais pas vu que vous m' aviez répondu , merci

Posté par
gwedftromy
re : DM produits scalaires/physique 15-05-18 à 18:45

Bonjour, je reviens sur ce sujet car je dois rendre mon dm demain , ducoup pour la question C) = C) Elle tire maintenant un chariot de masse m=1kg à l' aide d' une corde sur laquelle elle exerce une force vecteurF d' intensité 50N, sur une distance d=10m au sol. Calculer le travail de vecteur F et du poids vecteur P dans chacun des cas suivants :
1) Le sol est lisse et horizontal n et la direction de vecteur F est aussi horizontale
2) Le sol est lisse et horizontal , et la direction de F fait un angle de 20 ° vers le haut avec le sol
3) Le sol est lisse et incliné de 15° vers le haut , et la direction de F fait un angle de 20° vers le haut avec le sol                                       Alors pour la question j'ai calculera pour la force F : 1) W(F) = F.D =||F||.||d||.cos(F,D) = 50.10.cos(0degres)  = 500 N     Pour le 2) 50.10.cos(20degre) = 469,84...N et pour la 3) 50.10.cos 35 degrés =409,57 N      Ensuite pour le travail du poids pour la 1 j'ai fait 9,81.10.cos( pi/2) =98,81N est ce ça ? Mais je ne trouve pas la mesure des angles pour la question 2 et 3

Posté par
odbugt1
re : DM produits scalaires/physique 15-05-18 à 19:52

Sauf erreur de ma part tous tes résultats sont faux.
Certains parce que, exprimés dans une mauvaise unité, ils seront considérés comme faux.
D'autres, parce que tu n'as pas évalué correctement l'angle à utiliser.
Et peut être pour d'autres raisons encore, je n'ai pas tout détaillé.
Pour l'angle, je te rappelle que dans tous les cas qu'il s'agit de l'angle entre le vecteur force (donc ici soit  \overrightarrow{F} soit  \overrightarrow{P} ) et le vecteur déplacement  \overrightarrow{AB} .

Cette figure t'aidera peut être ....

DM produits scalaires/physique



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