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dynamique

Posté par Nathalie-Marie (invité) 11-11-05 à 23:11


          Bonsoir à tous et à toutes,
          
          Pourriez-vous m'aider à résoudre ce problème :
  On installe une poulie au sommet d'un plan incliné qui
  fait un angle de 25° avec l'horizontale.
  On passe par la poulie une corde qui relie d'une part
  une masse de 20kg qui repose sur le plan, et de l'autre
  une masse de 10kg qui pend librement.
  Trouver la distance que parcourra la masse de 10kg en
  2 secondes si elle est immobile au départ.
  Négliger le frottement.
          Auriez-vous la bonté de me l'expliquer
  en détail.
          Je vous en remercie vivement par avance.

                      Nathalie-Marie. :)

Posté par muddling through (invité)re : dynamique 12-11-05 à 16:32

Bonjour,

Il faut partir du principe que le travail qu'une masse va fournir en perdant de l'altitude reste le même si elle descend sur un plan incliné que si elle descendait verticalement. C'est à dire que pour une perte d'altitude donnée, le produit de la longueur parcourue par la force qui meut la masse dans la direction où elle se déplace sera le même quel que soit la direction de ce déplacement. Il en résulte que si la distance parcourue est plus grande, la force est d'autant plus petite. En particulier, si la masse descend sur un plan sans frottement incliné à 25° par rapport à l'horizontale, pour une même perte d'altitude elle aura parcouru  1/sin25° fois la distance qu'elle aurait parcouru en descendant verticalement. La force résultante de la pesanteur et de la réaction du support, qui la pousse dans le sens où elle se meut est donc sin25° fois la force d'attraction que la terre exerce sur elle verticalement.
Appelons F2 cette force résultante qui la pousse dans la direction de la pente, on a :
F2 =  M . g . sin25°  ,   avec M la masse de 20 kg et g à peu près égal à 9,81 N/kg
Cette force va se soustraire à la force F1 par l'intermédiaire de la corde, et la force résultante va mouvoir l'ensemble des deux masses reliées par la corde.
Soit F  = F1 - F2,  on aura l'accélération de ces deux masses qui sera donnée par la formule :
accélération = ensemble des force appliquées / ensemble des masses déplacées.
a = F / (20 + 10)
Il faut veiller à la concordance des unités :
La force doit être exprimé en newtons, la masse en kilogrammes.
Le résultat sera en mètres par seconde au carré [m.sec^(-2)]
Connaissant l'accélération ,la vitesse initiale qui est nulle et la position initiale qu'on prendra comme référence donc égale à zéro, on est en mesure d'appliquer la formule de physique qui donne la position en fonction de l'accélération constante  et des conditions initiales :
x =  (1/2) . a . t^2  +  v0 . t  +  x0
avec  a = accélération ,  v0 = vitesse initiale ,  x0 = position initiale.
Ici v0 et x0 sont nulles, donc la formule se résume à x  =  (1/2) . a . t^2 :
x  =  (1/2) . F . 2^2   =  ……. mètres

Sauf erreur de ma part, on devrait obtenir:
a = 0,506 m.sec^(-2)
x = 1,01 m

Rappel :
La vitesse est la dérivée de la position et l'accélération est la dérivée de la vitesse.

Au revoir.

Posté par
J-P
re : dynamique 12-11-05 à 18:11

Soit P2 le poids de la masse de 20 kg : p2 = 20.g = 20*9,81 = 196,2 N

Ce poids peut se décomposer en 2 composantes, une normale à la piste qui est compensée par une réacion de la piste.
L'autre composante est // à la piste dans le sens de la descente et vaut F2 = P2.sin(25°) = 196,2*sin(25°) = 82,9 N

Le poids P1 de la masse de 10 kg est : P1 = 10*9,81 = 98,1 N (vertical vers le bas)

La résultante des forces qui met les masses en mouvement est donc F = 98,1 - 82,9 = 15,2 N.

Cette force va mettre les 2 masses en mouvement, soit "a" l'accélération de ces masses:

15,2 = (10+20).a
a =0,507 m/s²

En 2 s, la masse de 10 kg descend de at²/2 = 0,507 * 2²/2 = 1,013 m
-----
Sauf distraction.  

Posté par Nathalie-Marie (invité)merci 12-11-05 à 19:13

Un tout grand merci à vous !!!!

                            Nathalie-Marie.:)    

                  



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