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Dm: Un sous marin

Posté par
doolly
28-01-07 à 08:15

Bonjour je dois rendre ce DM demain et je suis vraiment embetée car je n'arrive pas à répondre à certaines question (la 6,7,9,10) pourriez vous m'aider svp? j'ai vraiment besoin d'aide.. Sur 11 question j'ai reussi a faire plus de la moitié des questions, essayez de me lire svp.

Exercice:

Un sous-marin militaire à propulsion nucléaire est assimilable à un cylindre de longueur l=100m et de diamètre d=8m. Sur le volume total (Vt), l'espace de vie et de travail en occupe 25% et ses ballastes en occupent 65%. Le reste du volume est considéré comme contenant du fer pur.

1) Determinez, la force d'archimède (Fa) subie par le sous marin si celui-ci est totalement immergé. Ecrivez le resultat de facon vectirielle et représentez la force sur le schéma.
==> J'ai trouvé que Fa= 4.93*107N.

2) Caluculez mes masses (m1), (m2) et (m3) puis les poids (P1), (P2) et (P3) du sous marin si les ballastes sont successiveemnt à moitié, aux trois quarts, et à 67.7% vide. Decrivez le mouvement du sous marin dans les trois cas.
==>En calculant tout d'abord el volume total, le volume des ballastes puis celui du fer pur, j'ai trouvé que (m1)= 5.60*106kg, (P1)= 5.49*107N, (m2)= 4.79*106kg, (P2)= 4.70*107N, (m3)= 5.03*106kg et (P3)= 4.93*107N. Dans le premier cas le sous marin descend, dans le 2eme cas le sous marin remonte, et dans le 3eme cas le sous marin reste immobile.

Le sous marin est stable, immobile et à l'horizontal lorsque les pilotes actionnent le moteur principal. La force motrice Fm = 10MN, le sous marin avance alors d'une distance de d = 3m en une durée t = 5s. Les frottements peuvent etre négligés au debut de cette manoeuvre car la vitesse est faible.

3) Calculez le travail (W) et la puissance (P) de la force motrice.
==> J'ai trouvé que W(Fm) = 3*107J et que P= 6*106W.

4) En déduire la vitesse (v) atteinte par el sous marin
==> J'ai trouvé que v = 0.6m/s

5) Sur quelle distance (d2) la force motrice (Fm) doit-elle travailler pour communiquer au sous marin une vitesse v2= 3m/s.
==> J'ai trouvé que d= 15m.

La vitesse maximale du sous marin est de 28 noeuds (1noeud = 0.514m/s). Après coupure des moteurs, il s'arrete sur une distance horizontale d3= 5km en une durée t3 = 30min.

6) Déterminez la force de frottement moyenne (f) appliquée.
==>Et c'est là que je bloque, je n'ai pas apprit à calculer la force de frottement, j'ai regardé toutes mes formules et essayé de trouver par déduction mais je ne vois pas du tout comment faire.

7) Determinez la puissance moyenne (P) dissipée par la force de frottement. ==>Ben comme je n'ai aps trouvé la question 6) il m'est impossible de trouver celle la.

Lors de la mise à l'eau du sous marin apres un sejour de retauration en cale sèche, celui ci est positionné en (A) sur un rail à une hauteur ha = 5m. Les frottements sont négligés, la réaction du sil ne travail donc pas.

8) Determinez la vitesse (vb) atteinte par le sous marin lors de son entré dans l'eau en B.
==> Avec la formule V²= 2gh j'ai trouvé que vb = 10m/s.

Le sonnar du bateau permet de repérer la position du sous marin. Celle ci est repérée tous les t = 2s, un temps court par rapport aux durées des mesures. La trajectoire observée sur l'écran du sonar est un cercle centré sur le bateau: son rayon est r= 1km et le tour complet est réalisé en une durée  t4 = 40min.

9) Determinez la vitesse moyenne (v4) du sous marin ainsi que sa vitesse angulaire.
==> Alors ici aussi je bloque, mais j'ai trouvé en faite la vittese du sonar, j'ai trouvé que le sonar allait à une vitesse v de 2.62m/s, mais la vitesse du sous marin en lui meme je ne trouve pas.

Le sous marin finit par changer de cap et se dirige droit vers le bateau. Il passe par les points (C), (D), (E), (F), avec CD=18m, DE= 22m et EF=28m.

10) Determinez les expressions littérales et le svaleurs des vitesses instantanées au point (D) et (E).
==> Ici en faite je ne vois pas comment trouver la durée qui s'écoule entre 2 point, auriez vus une idée?

Données: Masse volumique de l'air (d= 1.2g.L) , Accélération de la pesanteur (g=9.81 m/s-2)

Merci à ceux qui m'ont lu.

Posté par
disdrometre
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 08:37

salut,

si il n'y  avait pas de frottements après la coupure des moteurs le sous-marin poursuiverait indéfiniment sa course ( trajectoire rectiligne).

supposons que la décélération est constante  a= variation de vitesse / dt  ( dt=30 min)

la force de frottement est Ma  M= masse du sous-marin.

D.

Posté par
doolly
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 09:20

Daccord je comprends mieux, mais pour truover la variation de vitesse, je dois prendre faire v3 - v2 c'est ca?

Posté par
disdrometre
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 09:45

oui !!!

si V3=0 vitesse quanf le sous marin s'arrête  et v2 la vitesse  au moment de la coupure des moteurs.

D.

Posté par
doolly
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 09:58

Mais en faite si je fais ca je trouve une valeur négative te si je suis ce que tu dis je trouve: v = -2.78m/s
Apre je cherche a, donc je fais 2.78/ 30*60 (pour mettre en secondes)
et je trouve 1.5*10-3.
Ensuite je cherche la force de frottement en faisant Ma, avec M = 8493.75 et a = 1.5*10-3 et je trouve a peu près 13.1  Bizar nan? mais bon j'ai du faire encore une érreure désolée je suis pas très dégourdie des fois

Posté par
disdrometre
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 10:15

une décélération est toujours  négatif ( la vitesse décroit ..)

si cette décélération est constante a=(V3-V2)/dt   V3=0 et V2= 0.6 m/s d'après la question 4/
( en fait je ne sais pas quelle vitesse prendre à la coupure du sous marin, j'ai lu en diagonale ton
exo, je te donne des indications..)

donc  a=-0.6/(30*60) =-0.1/300 = -0.00033333 m/s^2

F=Ma  = -2.83 N

F est négatif c'est normal => cette force est contre le sens du déplacement ( cas des forces freinages ou de frottements)

D.

Posté par
doolly
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 10:40

daccord, je pensais que v3 c'etait 2.78 , merci beaucoup pour ton aide. Mais quelqu'un aurait une indication pour la question 9 ?

Posté par
doolly
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 12:15

Quelqu'un pourrait-il m'aider pour la question 9 svp?

Posté par
disdrometre
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 12:35

Re,
pour la question 9

qu'as-tu compris sur la trajectoire du sous-marin vu du sonar ?

D.

Posté par
doolly
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 12:47

Ben en faite j'ai comprit que le sonar enregistre toutes les 2 secondes la trajectoire du sous marin, et je crois que pour cela, le sonar trace un cercle de rayon = 1km autour du bateau

Posté par
doolly
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 12:49

ou plutot que vu du sonar, le sous marin a une trajectoire circulaire

Posté par
disdrometre
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 12:49

OK

et il fait le tour en 40 min.

un tour c'est 2pi , donc la vitesse angulaire = 2pi/(40x60) rad/s


non? qu'en penses-tu ..

D.

Posté par
doolly
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 12:53

Je pense que ca peut etre ca oui, mais ce que je n'arrive pas à trouver c'est la vitesse. Et je pense qu'il fallait plutot trouver la vitesse pour trouver la vitesse angulaire, en utilisant: = V/R

Posté par
disdrometre
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 12:55


la vitesse V=2Rpi/(40x60) km/s

R=1km

j'aime faire les choses dans le désordre...

Posté par
doolly
re : Dm: Un sous marin 28-01-07 à 12:59

Daccord, oui c'est vrai pour la distance (2r ) merci beaucoup



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