Inscription / Connexion Nouveau Sujet
energie cinétique et potentielle + travail mécanique
bonjours a tous j'ai un exercice non compris pouvez-vous m'aidez s'il vous plaît :
La piste de descente olympique "La face de Bellevarde", à Val d'Isère, est longue de 3000m et présente un dénivelé de 900m entre le départ et l'arrivée.
Un skieur équipé de masse m= 80kg se présente au départ.
L'origine de l'axe Oz est choisie au niveau de l'arrivée.
1/ Faire un schéma sur lequel vous indiquerez les forces qui s'exercent sur le skieur et l'axe Oz.
J'ai mis que pour le skieur il y avait la force de traction et le poid et pour l'axe Oz je n'ai pas trouvé.
2/ Quelle est sa vitesse juste avant de toucher le sol?
J'ai mis Epp(O)= mgh
= 80*10*900
= 720 000J
= 7,2*10^5 J
Epp(A)= mgh
=80*10*0
=0 J
3/ Si les frottements étaient négligeables, quelles serait la vitesse atteinte par le skieur au bas de la piste?( On appliquera la conservation de l'énergie mécanique)
Je ne sais pa du tout par quoi commencé.
4/En réalité la vitesse maximale mesurée est de 140km/h; quelle conclusion peut-on en tirer? (aucun calcul)
5/ Calculer l'angle 
que fait la piste avec l'horizontale
J'ai mis que sin =h/l
=900/3000
=0.3
6/Calculer le travail de chacune des forces s'exercant sur le skieur.
Waz(vecteur P)= P scalaire az
= p*az*coz(P;az)
= mg*az*cos (P;az)
=80*10*3000*0,3
=720 000 J
= 7.2*10^5 J
Puisque la force de traction est parrallèle au sens du mouvement, elle ne travaille pas donc Waz(vecteur R)=0
7/ En appliquant le théorème de l'énergie cinétique, calculer le travail de la force de frottements.
J'ai mis delta Ec= (vecteur f)= 1/2mv²
= 1/2*80*94²
mais je crois que ce n'ai pas bon.
voila j'ai essayé de la faire cependant il y a des choses que je n'ai pas comprises et que je ne sais pas si c'est bon c'est pour cela que j'aurais besoin de votre aide. Merci
Bonjour,
Un mélange de bonnes choses et de ... moins bonnes 
On reprend ? Première question : de quelle traction parles-tu ?
la première je parlais de la traction de la pente comme la pente est diagonale il y a une force de traction qui s'exercent sur le skieur
Quand le skieur remonte la pente tiré par un tire-fesse alors on peut parler de "traction" ; il n'y a rien de tel ici.
Il y a le poids, force verticale, dirigée vers le bas.
Le skieur ne s'enfonce pas dans la neige, donc il y a une autre force : la force de réaction du sol qui est normale (perpendiculaire) au sol. Donc dirigée vers le haut, mais pas exactement verticalement.
La somme de ces deux forces n'est pas nulle. C'est pour cela que le skieur qui est soumis à la résultante non nulle de ces deux forces va connaître un mouvement accéléré, vers le bas.
Je ne comprends pas la question :
2/ Quelle est sa vitesse juste avant de toucher le sol ?
Il s'agit d'autre chose que de la troisième question (le bas de la piste) alors ? As-tu copié intégralement ton énoncé ?
ah non désolé je me suis trompé de question la question 2 était Calculer l'énergie potentielle du skieur au départ de la piste et à l'arrivée
D'accord.
Dans ce cas tes résultats sont corrects.
Troisième question : tu viens de calculer les énergies potentielles en haut et en bas de la piste. Donc, facilement, tu peux en déduire la différence d'énergie potentielle. Qu'est devenue cette énergie quand le skieur arrive au bas de la piste ?
Cela devrait te donner des idées pour calculer la vitesse au bas de la piste (en l'absence de frottements qui transforment l'énergie mécanique en énergie thermique)
Donc déja la différence est égale à 7,2*10^5 J donc puisque l'énergie mécanique entre A et Z se conservent :
Delta Ec(A)= 1/2mv²-mgh
delta Ec(O)= 1/2mv²
et delta Ec(O)= - Delta Ec (O)
Donc 1/2*m*v²= -1/2*m*v²+mgh
L'énergie mécanique est la somme de l'énergie potentielle et de l'énergie cinétique ; en l'absence de frottements cette énergie mécanique se conserve.
Au départ (point O)
quelle est la vitesse ? Quelle est l'énergie cinétique ? Tu as calculé correctement que l'énergie potentielle est 7,2.105 joules . Quelle est donc l'énergie mécanique au départ ?
A l'arrivée (point A)
On cherche la vitesse v
Quelle est l'expression de l'énergie cinétique ?
Tu as calculé correctement que l'énergie potentielle est nulle
Quelle est donc l'expression de l'énergie mécanique à l'arrivée ?
Tu en déduis l'égalité qui te permet de connaître la vitesse à l'arrivée.
Exact ! Mais quelle est la vitesse au point O ?
Quelle est la vitesse quand il ne bouge pas encore ? 
Je sais... 
Donc la vitesse est nulle au départ. L'énergie cinétique est donc nulle aussi au départ et toute l'énergie mécanique est sous forme d'énergie potentielle : 7,2.105 joules
A l'arrivée, l'énergie potentielle est nulle. Donc toute l'énergie mécanique est sous forme d'énergie cinétique
Notant vA la vitesse au point A, arrivée, tu peux donc écrire
(1/2).m.vA2 = 7,2.105 joules
puisque sans frottements il n'y a pas eu de transformation d'énergie mécanique sous forme d'énergie thermique
donc pour la question 4/ je peut dire que l'on peut en déduire que le skieur ne garde pas sa vitesse
As-tu calculé vA ?
Bien sûr pour la question 4 : une partie de l'énergie du départ (énergie potentielle) est transformée en cours de route en énergie thermique par les frottements (la neige fond sous les skis ce qui favorise la glisse...).
A l'arrivée l'énergie mécanique est donc plus faible, la vitesse est donc plus faible que s'il n'y avait pas eu de frottements.
sinon je doit faire delta Ec= 0.5*80*va²
7,2.105J= 40*va²
va²=7.2.105/40
va²=18000
va=
18000
va=134,2m/s
Exact !
S'il n'y avait pas de frottements, la vitesse à l'arrivée serait de 134 m.s-1 soit 480 km.h-1 environ ...
Je pense que tu sais maintenant répondre à la question 4
Pour la question 5 : ton calcul du sinus est correct, mais on te demande la valeur de l'angle
donc pour la question 4 je doit mettre que le skieur ne conserve pa la même vitesse car il y a des forces de frottements
Oui, environ 17 degrés et demi
Voici comment j'interprète ta réponse à la question 6
Oui, le travail du poids est égal à la variation de l'énergie potentielle de pesanteur, donc 7,2.105 joules
Le travail de la force normale de réaction du sol est nul puisque cette force normale de réaction du sol est perpendiculaire à la direction du déplacement.
Question 7 : il faut maintenant calculer le travail de la force de frottement, qui s'exerce sur 3 000 mètres et qui est toujours opposée au déplacement.
On te demande de le faire au moyen du théorème de l'énergie cinétique.
1) c'est un théorème
2) tu l'as même vérifié sur cet exemple puisque tu as trouvé 7,2.105 par les deux méthodes
Question 7 :
La variation de l'énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces extérieures (comptés algébriquement : le travail du poids est positif mais le travail des forces de frottement est négatif)
Tu connais :
. la variation d'énergie cinétique quand il passe de 0 m.s-1 à 140 km.h-1 = (140 / 3,6) m.s-1
. le travail du poids
Tu peux en déduire le travail des forces de frottement
Pour la 6 :
tu as calculé le travail du poids : 7,2.105 joules
le travail de la réaction normale de la piste est nul
Le travail des forces de frottement est calculé à la question 7
Message de 15 h 27 : revois tes théorèmes ! Théorème de l'énergie cinétique
message de 15 h 29 : calculé dès le message de 11 h 11
Alors, le travail des forces de frottement ?
S'il n'y a pas de forces de frottement on a vu qu'il arrive au bas de la piste à 480 km/h
Or il arrive au bas de la piste à 140 km/h : c'est la preuve qu'il y a des forces de frottement qui transforme son énergie mécanique en chaleur, des forces de frottement qui travaillent.
Tu connais l'énergie au départ : c'est le travail du poids
Tu peux connaître facilement l'énergie à l'arrivée
La différence des deux ... est le travail des forces de frottement !
Delta ec=W(vecteur P)+W(vecteu R)+W(vecteur f);W(vecteur R)=0
delta EC=W(vecteur P)+W(vecteur f)
39=7.2*10^5+W(vecteurf)
W(vecteurf)=39-7.2*10^5=-719961J.
Ec = (1/2).m.vA2 - (1/2).m.vO2
mais vO = 0
donc
Ec = (1/2).m.vA2
ceci est égal à la somme des travaux des forces extérieures appliquées au skieur : travail du poids plus travail des forces de frottement
Le travail du poids est
W(P) = m.g.h
Donc le travail des forces de frottement est :
W(f) = Ec - W(P) = (1/2).m.vA2 - m.g.h
vA = 140 / 3,6 m.s-1
h = 900 m
m = 80 kg
g = 10 N.kg-1
W(f) = ... ? (joules)
Une valeur négative indique un travail résistif ; ce sera le cas ici, les forces de frottement s'opposant au mouvement.
j'ai a peu prés le meme exos (voir question 3) mais moi j'ai des frottements Rt= 80N . comment je fais? je rajoute Rt comme constante?
Annuler
connectez vous