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Energie mécanique.Voiture

Posté par
JN9
26-12-12 à 22:21

Bonjour
J'ai quelques problèmes avec cet exercice .

Une voiture de masse m= 1000kg , assimilée à un point matériel , roule à 83,5km.h-1 sur une route rectiligne en pente descendante , faisant un angle de 4,0 degre avec l'horizontale.. À partir d'une position A de la voiture, le conducteur freine brutalement . Il s'arrête à la position B au bout de 50,0m.

1) Faire un schéma de la situation et représenter sans soucis d échelle les forces qui agissent sur la voiture
2) Donner l expression de la variation d'énergie mécanique de la voiture pendant le freinage.
3) Calculer la valeur de a force de freinage.


J'aimerais qu'on m'aide parce que je ne comprends pas la question 2). Qu est ce qu on entend par expression de la variation d'énergie mécanique ? Help !

Posté par
athrun
re : Energie mécanique.Voiture 27-12-12 à 00:27

On te demande à la 2) de déterminer \Delta E_m=E_{m_B}-E_{m_A}

c'est-à-dire la différence d'énergie mécanique finale (au point B) et initiale (au point A).

Comme E_m=E_c+E_p on a \Delta E_m=\Delta E_c+\Delta E_p=(E_{c_B}-E_{c_A})+(E_{p_B}-E_{p_A}).

Posté par
JN9
re : Energie mécanique.Voiture 27-12-12 à 01:56

Ah d'accord merci pour les formules
Donc pour calculer la force de freinage, il faut remplacer dans la formule ?

Posté par
athrun
re : Energie mécanique.Voiture 27-12-12 à 10:45

La force de freinage n'intervient pas dans la question 2).

A la question 3) tu utilises que \Delta E_m=W_{AB}(F_{freinage}).

Mais il faut d'abord calculer \Delta E_m en calculant 4 énergies : les énergies cinétiques et potentielles en A et en B.

Posté par
JN9
re : Energie mécanique.Voiture 27-12-12 à 20:58

D'accord , si je m'en rapelle bien
Ec = 1/2 * m * v²
Epp = m*g*h

Ec(A) = 0.5 * 1000 * (83.5 * 10^3)² = 3.48 * 10^12  ?? euh je ne pense pas que ca soit ca .. le resultat me semble incohérent :s  

Ep(A) = 1000 * 9.81 * 50 =490500 J ??

Je suis un peu perdu la ??? :s

Posté par
athrun
re : Energie mécanique.Voiture 27-12-12 à 21:20

Tu ne connais pas la hauteur en A donc tu ne peux pas calculer E_p(A). De même tu ne peux calculer E_p(B).

En revanche on connaît la variation de hauteur de A à B donc on peut calculer E_p(B)-E_p(A)=\Delta E_p, ce qui nous intéresse :

Energie mécanique.Voiture

\large\Delta E_p=mg(z_B-z_A)=-mgh

Tu peux calculer h ?

Pour le calcul d'énergie cinétique, il vaut convertir la vitesse en m/s tu peux le faire ?

\large E_c(A)=\frac{1}{2}mv^2

\large E_c(B)=0

Posté par
JN9
re : Energie mécanique.Voiture 28-12-12 à 18:40

Tout d'abord merci pour tes precisions
ensuite je n'ai pas très bien compris pourquoi c'est -mgh ?
Quand je vois ton schéma je pense tout de suite à côté opposé , hypoténuse etc ...
ce n'est pas H = :
Tang (4.0) * 50 = 3.49

h = 3.49 ?

Donc Ep = -mgh = -1000* 9.81 * 3.49  = -34236 J?

83.5 km /h = 83500 / 3600 23.2 m/s

Ec(A) = (1/2) * 1000 * 23.2 ²= 269120 J ?

Posté par
athrun
re : Energie mécanique.Voiture 29-12-12 à 11:29

C'est -mgh car zB-zA=-h.

sin(4,0°)=h/AB donc h=AB*sin(4,0°)=3,49 : attention au formules trigonométriques !

Alors on trouve quasiment la même chose par chance car pour de petits angles, tan et sin c'est quasiment pareil. Mais si l'angle avait été plus grand ça aurait été totalement faux.

Ok pour l'énergie cinétique !

Donc :

\Delta E_p=-34237\ \mathrm{J}
\Delta E_c=-269120\ \mathrm{J}
\Rightarrow\ \Delta E_m=-303357\ \mathrm{J}

Peux-tu maintenant calculer le travail de la force de freinage ?

Posté par
JN9
re : Energie mécanique.Voiture 29-12-12 à 19:11

Très bien donc le travail de la force F serait
W =  F * Ab * cos alpha ?
W = -303357 * 50 * cos 4 ?
ou je m'en rappelle pas très bien la formule ... :s

Posté par
athrun
re : Energie mécanique.Voiture 30-12-12 à 15:36

La formule du travail sur AB de la force F c'est :

W_{AB}(\vec{F})=\vec{F}.\vec{AB}

Posté par
JN9
re : Energie mécanique.Voiture 30-12-12 à 17:03

Oui je m'en rappel . Merci
Mais je pense que je rejoins mon autre topic. Comment calculer F ?

Posté par
athrun
re : Energie mécanique.Voiture 30-12-12 à 17:20

ici comme sur ton autre message F et AB sont colinéaires, en revanche ils sont de sens opposés.

Le théorème de l'énergie mécanique te permettra de conclure :

W_{AB}(\vec{F})=-AB\cdot\|\vec{F}\|=\Delta E_m

d'où :

\large\red\boxed{\|\vec{F}\|=\frac{-\Delta E_m}{AB}}

Posté par
maevamath
Energie mécanique.Voiture 02-11-13 à 17:41

Bonjour , je suis actuellement entrain de faire le même exercice mais il y a quelque chose que je ne comprends pas :  
athrun vous dites que la variation de l'énergie mécanique est égal au travail de la force de freinage alors que c'est la variation de l'énergie cinétique qui est égal au travail de la force de freinage non ? ( je parle en fonction des formules que j'ai vu en cour)

Posté par
athrun
re : Energie mécanique.Voiture 04-11-13 à 10:15

Bonjour Maeva,

la variation d'énergie mécanique vaut le travail des forces non conservatives, en gros la plupart du temps, forces non conservatives = forces autre que le poids.

La variation d'énergie cinétique vaut le travail de toutes les forces : conservatives et non conservatives.

Ici :

\Delta E_c=W_{AB}(\vec{F})+W_{AB}(\vec{P})

\Delta E_p=-W_{AB}(\vec{P})=-mgh

Donc :

\boxed{\Delta E_m=\Delta E_c+\Delta E_p=W_{AB}(\vec{F})}

Posté par
haiticyan
re : Energie mécanique.Voiture 27-12-13 à 22:02

Nous avons fait cet exercice en cours. Je ne comprends pas du tout la correction de mon prof :

2) La voiture est soumise a une force conservative :

Em = Em(B)-Em(A) = Wab (vecteur f) = -fAB

avec

Em(B) - Em(A) = Ep(B)+Ec(B) - Ep(A)+Ec(A)
Em(B) - Em(A) = -mgAB cos - 1/2 mvo²

fAB= mgAB cos + 1/2 mvo²
f = mgcos + 1/2m vo²/AB

3)
f= 1000 * 9.8 * cos 4 + 1/2 * 1000 * (83.5/3.6)²/50
f = 1,5.104


Ce que je ne comprends pas :

Pourquoi on utilise cos et pas sin ? Pourquoi la division par AB dans la ligne avec "f=" ne s'applique pas à toute l'expression ?

Merci



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