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Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton.

Posté par
binouzette
12-12-10 à 23:59

Bonsoir,
Il y a un exercice d'entrainement que je n'arrive pas à résoudre, pouvez-vous m'aider?

"A l'instant t=0, un objet de masse m est lancé du somment O d'un pilier d'un pont de chemin de fer, avec une vitesse initiale horizontale vecteur V0. Au même instant, un wagon passe juste au-dessus de O, au point P situé à la verticale de O à une distance h. Le wagon est animé d'un mouvement de translation rectiligne uniforme, de vitesse constante vecteur V0. Montrer que l'objet tombera dans le wagon."

Bien à vous,

Posté par
binouzette
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 13-12-10 à 00:18

sommet* au lieu de "somment"

Posté par
binouzette
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 13-12-10 à 18:18

Personne n'y arrive?

Posté par
efpe
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 13-12-10 à 19:38

salut

applique les lois de Newton à l'objet pour me décrire son mouvement

Posté par
binouzette
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 14-12-10 à 18:33

Bonsoir,

Dans le système objet, où nous sommes placé dans le référentiel terrestre considéré comme galiléen, on a comme forces s'appliquant sur l'objet :
Son poids vecteurP et vecteurR la résistance de l'air ou encore les frottements.
Initialement l'objet est lancé avec une vitesse initiale non nulle, la trajectoire du centre d'inertie de l'objet est une parabole car l'objet va faire une sorte de chute libre avec une vitesse initiale, son mouvement n'est donc pas rectiligne uniforme car d'après la première loi de newton, si le vecteur vitesse du centre d'inertie d'un objet varie, alors la somme des forces qui s'exercent sur le système n'est pas nulle.
Je me doute bien que l'objet aura un mouvement curviligne accéléré ou plutot curviligne ralenti puis accéléré (?) mais et alors? je ne comprends pas pourquoi l'objet va percuter le wagon? Tout dépend de H non? (j'essaye de m'imaginer la scène dans ma tête :p)

Je suis un peu perdu dans cet exercice, de l'aide serait la bienvenue x)

Posté par
efpe
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 14-12-10 à 18:40

salut

alors tu réfléchis bien ne t'inquiète pas ^^
et c'est bien d'essayer d'imaginer la scène.

Pour te sortir de l'impasse je vais te donner des indices.
refais moi ton raisonnement mais en ce plaçant dans la référentiel lié au wagon ( si tu veux un référentiel qui se déplace à la vitesse Vo dans la meme direction que le wagon).
Pour l'objet, on ne considère que le poids (on néglige les frottements dus à l'air)

Posté par
binouzette
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 15-12-10 à 21:00

Salut,

Pourquoi devrais-je me placer dans le référentiel du wagon?
Je vais essayer de répondre en me plaçant dans le référentiel que vous demandez
Comme le vecteur vitesse initial V0 est le même que le vecteur vitesse du wagon, dans le référentiel du wagon (considéré comme galiléen??), l'objet aura un mouvement rectiligne (ça m'étonne quand même :p) ralenti.
On considère comme force s'appliquant au système objet, uniquement son poids vecteurP (les frottements sont négligés).
A t=0 l'objet est lancé avec une vitesse initiale non nulle, la trajectoire du centre d'inertie de l'objet est une droite à intervalle rapproché (j'imagine des points marquant la trajectoire à chaque temps, défini au préalable).
Comme je l'ai souligné tout à l'heure, je ne comprends pas pourquoi l'objet va percuter le wagon? Tout dépend de la hauteur? supposons que H soit égale à 500m, je vois mal l'objet percuter le wagon ...
J'espère boucler cet exercice ce soir, j'ai DS la semaine prochaine

Merci pour vos aides

Posté par
binouzette
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 15-12-10 à 22:10

Une âme honorable pour aider?

Posté par
efpe
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 15-12-10 à 22:24

Bon je te reprends :
On se place dans le référentiel du wagon. Ce référentiel est bien galiléen car le wagon a un mouvement rectiligne uniforme.

Dans ce référentiel, le wagon est donc IMMOBILE. Appliquons les lois de Newton à l'objet. Il n'est soumis qu'à son poids (pourquoi tu dis que son mouvement est ralenti ?)

Donc l'objet est soumis à son poids. Or sa vitesse initiale DANS CE REPERE est NULLE. Donc dans ce référentiel l'objet tombe tout droit ... jusqu'à attérir dans le chariot puisqu'il est toujours sous lui !

C'est peut-être étonnant mais c'est bien ce que donnent les lois de Newton. N'oublie pas que la vitesse horizontale de l'objet n'est pas modifiée puisque seul le poids travaille et il n'influe que sur la vitesse verticale

Posté par
binouzette
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 15-12-10 à 22:52

Ah mais oui, comme vous dites dans le référentiel du wagon, le wagon est IMMOBILE ... Pfiou c'était pas si compliqué que ça, j'ai juste pas réalisé ... (c'est une déception psychologique là )

En fait quand je disais rectiligne ralenti, je m'imaginais l'objet vu d'une personne dans le wagon, mais bon le film qui passait dans ma tête n'avait pas compris que les vecteurs vitesses étaient les mêmes ...

Quoi qu'il en soit j'ai compris, merci J'ai juste un peu de mal à assimiler ceci :"la vitesse horizontale de l'objet n'est pas modifiée puisque seul le poids travaille et il n'influe que sur la vitesse verticale", si les forces de frottements étaient appliquées ou du moins qu'on ne les négligeait pas, j'pense que nous serions à un résultat complétement différent :p

Bonne soirée à vous

Posté par
efpe
re : Exercice "Le wagon" sur les lois de Newton. 15-12-10 à 22:57

bien sur, si on supposait des forces de frottements, il faudrait une vitesse initiale plus grande que Vo (et des calculs plus compliqués pour trouver la vitesse initiale à donner à l'objet mais que tu pourras faire l'année prochaine quand tu auras vu les intégrales) pour que l'objet tombe dans le wagon quand meme ^^



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