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Exercice Mécanique Newton

Posté par
natisha
09-03-14 à 11:38

Bonjour, j'ai besoin d'aide pour un exercice où je bloque complètement.
Sujet: On étudie le démarrage d'une automobile de masse M qui se déplace sur une route horizontale et rectiligne; étant à l'arrêt, le conducteur démarre et le centre d'inertie atteint la vitesse de valeur vf au bout d'une distance d.

Données: M=1250kg; vf=100km.h-1; d=500m

Questions:
1- Déterminer l'équation horaire liant l'abscisse x du centre d'inertie de l'automobile au temps t en considérant l'accélération du centre d'inertie constante. (on calculera l'accélération)
2- Déterminer les caractéristiques du vecteur représentant la somme vectorielle des forces appliquées à l'automobile.

En vous remerciant de votre aide.

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 11:42

Bonjour,

Qu'est-ce que tu ne comprends pas ?
Comment résout-on un tel exercice relatif au mouvement rectiligne uniformément accéléré ?

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 11:45

Bonjour, oui je suis perdue. Je ne sais pas comment calculer, ni quelle formule utilisée. J'ai beau regardé mes cours mais je ne trouve pas. Pour ton info je suis en DAEU B, l'équivalent à la terminale.

Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 11:51

Il faut ouvrir à la bonne page...

Tu dois trouver des relations entre :
. l'accélération a
. la vitesse à l'instant t, v(t)
. la vitesse initiale, v0
. la position à l'instant t, x(t)
. la position initiale, x0

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 12:03

Ouvrir à la bonne page? Vous voulez dire pour l'équation:

Equation horaire de position:
V(t)=at+Vo


merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 12:06

Très bien.

Encore une : l'équation qui relie x(t) à
. l'accélération a
. la vitesse initiale V0
. la position initiale x0

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 12:32

alors:
x(t)=0
y(t)=0
z(t)= 1/2gt²+ Vot

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 20:32

Tu recopies quelque chose... mais est-ce que cela a à voir avec cet exercice ?

Impossible de réussir sans :
. apprendre son cours
. chercher à le comprendre le plus possible
. réfléchir et raisonner avec des exercices très simples (comme celui-ci)
. s'exercer sur des problèmes plus compliqués après être parvenu(e) à résoudre les exercices simples.

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 20:51

a vrai dire c'est pour ça que je suis venue sur ce forum. Apprendre un cours sans le comprendre ce n'est pas simple. Je suis au CNED et a part mes bouquins ben j'ai personne.
Et la faut que j'arrive à comprendre, voila

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:03

Alors, on reprend
Message de 12 h 03

Ce n'est pas l'équation horaire de la position.

J'espère que tu vois qu'il s'agit de la vitesse V à un instant donné t : que l'on écrit V(t)

V(t) = a.t + V0

Pour t = 0 on a évidemment V(t) = V0 qui est la vitesse "initiale" ("initiale" signifie justement "pour t = 0")

Pour un autre instant la vitesse est une fonction affine du temps (collège, classe de troisième...). a se nomme "l'accélération" (qui est positive si la vitesse augmente avec le temps et négative si la vitesse diminue avec le temps ; tout ceci sur un axe orienté).

Mais il faut chercher l'équation horaire de la position en fonction du temps x(t)

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:17

x(t) = Vt + Xo   ?

Sans cours par raisonnement pouvez vous m'expliquer comment le trouver?

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:28

Ceci est l'équation horaire d'un mouvement uniforme (c'est-à-dire à vitesse constante)

C'est quelque chose que tu sais depuis la quatrième quand tu as appris la proportionnalité de la distance parcourue en fonction de la vitesse et de la durée du parcours.

Pour cet exercice il faut prendre en compte un mouvement uniformément accéléré. Cela signifie dans le cas présent que la vitesse était nulle pour t = 0 et que cette vitesse augmente en permanence. La voiture va de plus en plus vite. (ce qui se lit dans l'équation v(t) = a.t + v0). En conséquence la distance parcourue ne sera pas proportionnelle à la durée. Au début quand la vitesse est faible, la distance parcourue en 1 seconde par exemple est faible. Plus tard, quand la vitesse est élevée, la distance parcourue dans le même temps sera beaucoup plus grande.

L'unité de l'accélération est le m.s-2 (le mètre par seconde par seconde) : elle indique de combien de mètres par seconde augmente la vitesse chaque seconde.

La démonstration de l'équation horaire de la position fait appel à la connaissance des primitives et intégrales ordinaires. Je ne sais pas si tu connais cela. Peut-être les "formules" te sont-elles données sans démonstration.

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:31

Je commence à visualiser. Et non je ne manie pas les primitives ni les intégrales.
Mais vais je pouvoir réussir sans?

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:38

Oui, mais à la condition de savoir (par cœur) que

x(t) = (1/2).a.t2 + V0.t + x0

x0 est la position initiale, c'est-à-dire la position pour t = 0

Donc, les trois équation à savoir (par cœur) pour un mouvement rectiligne uniformément accéléré, sont :
accélération constante : a
vitesse en augmentation régulière : V(t) = a.t + V0
position : x(t) = (1/2).a.t2 + V0.t + x0

Il est évident que ces équations se trouvent dans ton cours (les cours du CNED sont très bien faits).
Tu as maintenant tout ce qu'il faut pour traiter l'exercice.

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:43

D'accord, je vois:

Je dois me servir de cette formule:  x(t) = (1/2).a.t2 + V0.t + x0

Mais comment savoir à quoi correspond a et t et V0 et x0?

Ne me prenez pas pour une imbécile, j'essaye juste de comprendre.

Et merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:46

J'ai expliqué au fur et à mesure mes notations.
Donc, il faut relire attentivement mes explications.

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:51

deja x0 =0 car position initial quand t=0 ?

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 09-03-14 à 21:53

je dis une bétise x0=500m?

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 10-03-14 à 07:45

Le message de 21 h 51 n'était pas une bêtise.

Comme l'énoncé ne précise rien à ce sujet, tu es libre de choisir l'origine de l'axe sur lequel tu repères le déplacement du mobile. Le plus simple en effet est de dire que tu choisis l'origine de l'axe des positions à l'emplacement du mobile quand il est arrêté, à l'instant t = 0 s,

Donc, position initiale du mobile (pour t = 0 s) : x0 = 0 m

Tu sais aussi que la vitesse initiale (toujours pour t = 0 s) est nulle, puisque l'énoncé dit que le conducteur démarre alors que le véhicule est à l'arrêt

Donc, vitesse initiale du mobile (pour t = 0 s) : V0 = 0 m.s-1

Voilà qui va simplifier les équations...
_________

Il faut maintenant s'intéresser à ce qui se passe après un "certain" temps, disons t500
À cet instant :
. d'une part la vitesse vaut Vf = V(t500) = 100 km.h-1
. d'autre part la position vaut d = x(t500) = 500 m

Il me semble que la première chose à faire est de convertir la vitesse en mètres par seconde, l'unité des physiciens qui utilisent le système international d'unités, le SI

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 11-03-14 à 18:47

soit 27,78 m/s

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 11-03-14 à 18:51

et l'équation simplifié comme t=0 est:
x(t)=(1/2).a.t²?

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 11-03-14 à 20:05

Oui, alors :
à l'instant t500 on connaît la vitesse :
v(t500) = a.t500 = 27,78 m.s-1
et on connaît la position :
x(t500) = (1/2).a.t5002 = 500 m

Avec ces deux équations à deux inconnues (a et t500) tu peux déterminer les valeurs des deux inconnues. Mais l'énoncé te demande seulement la valeur de l'accélération a

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 11-03-14 à 20:39

debut de l'equation:

500= (1/2).a.(27,78/a)

si jamais c'est un bon debut j'ai essayé d'isoler a mais je n'y arrive pas

Posté par
Coll Moderateur
re : Exercice Mécanique Newton 11-03-14 à 20:47

Ce serait parfait si tu n'oubliais pas que t500 est au carré ; donc que (27,78/a) doit être au carré

Et ainsi tu as "isolé" a

Posté par
natisha
re : Exercice Mécanique Newton 11-03-14 à 20:51

Donc:

500= (1/2).a. (27,78/a)² mais je vois pas comment isoler?



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