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Exercice sur les forces

Posté par
idemoni
02-01-19 à 18:58

Bonjour je vous sollicites pour mon exercice merci d'avance pour votre aides

Un cycliste se laisse aller en roue libre sur une pente descendante inclinée d'un angle . Au bout d'un certain temps, sa vitesse est constante. La masse du système "cycliste + vélo" est m=70 kg. On considère les forces de frottements des points de contact des roue avec le sol nulles ; les seuls frottements auquel il est soumis sont dus à l'air et modélisés par la force Fr qui s'oppose au vecteur vitesse

Données : pour tous d'exercices on prendra g = 9.81 m.s-2

Rappels : Travaille d'une force entre A et B : WAB(F)=F ABcos()
                      Travaille d'un couple entre A et B : WAB= C ( attentions, si le couple s'oppose au mouvement alors WAB= -C)
                      cos (angle) = adjacent/hypoténuse ; sin (angle) = opposé/hypoténuse
                      tan(angle) = opposé/adjacent
                     1 tour correspond à 2 radians


1. Définir le système et le référentiel. Faire le bilan des forces qui s'exercent sur le cycliste

Pour moi le système est le vélo car c'est lui qui est en contact avec le sol et qui fait que le cycliste se déplace donc le cycliste est le référentiel. Pour le bilan des force il y a l'air et la masse du système. est ce bon ?

2. Exprimer la relation entre Fr, m, g et sin() après avoir clairement énoncé le principe fondamental de la dynamique

"Le Principe Fondamental de la Dynamique, qui dérive de la deuxième loi de Newton, énonce que l'accélération d'un corps est la résultante des forces qu'il subit"si je me trompe pas c'est ça le principe fondamentale mais pour exprimer la relations j'ai pas trop d'idée

3. Le cycliste actionne les freins alors que sa vitesse est de 50 km/h. La force qui s'applique est alor Ffrein= 500 N, la valeurs de cette force comprend la force de frottement de l'air et la force des freins. Calculer la longueur L du parcours depuis cet instant à l'arrêt total du vélo, sachant que le travaille du poids est W(P)=mgL5/100 pour une côte à 5%

je dois vous avouez que j'en ai aucune idées donc si quelqu'un pouvait m'expliquer comment je le remercie

5. Deux modélisations de ces frottements fluides sont couramment utilisé
              Modèle 1 : Fr= 1/2SCxv2
              Modèle 2 : Fr= hv

Pour choisir le modèle qui corresponds le mieux à la realité, on mesure la vitesse limites atteinte par le cycliste pour différentes inclinaison de la route et on obtient les résultats suivants

(°)v (m/s)sin()/v (s/m)sin()/v2(s2/m2)
1,58,13,2510-34,0310-4
2,29,73,9510-34,0610-4
311,14,7110-33,2510-4
3,912,85,3210-34,1710-4
4,213,35,4910-34,1210-4
Moyenne4,5410-34,1110-4


a) D'après le texte introductif ( et les question 2 et 3) comment doivent varier les rapports sin()/v et sin()/v2 calculés dans le tableaux si les modélisations sont correctes ( diminuer, augmenter ou rester constante ? )

b) D'après le tableaux ci-dessus, lequel des 2 rapports (sin()/ v ou sin()/ v2 répond au mieux aux données du texte introductif ?

Pour moi je dirais que c'est sin()/ v2 car ça tourne autour des 4 et que dans le texte introductif c'étais écrit que la vitesse reste constante

c) Quel modèle, (1) ou (2), doit-on retenir pour calculer les frottements fluides sur ce cycliste ? Pourquoi ?

7. Dans la relations du modèle 1, est la masse volumique de l'air ; on a = 1,4 kg.m-3. A quoi correspondent les S et Cx ? Quelles sont leurs unités respectives ?

8. Le produits S Cx définit le coefficient de pénétration du cycliste. Le tableau ci-dessous donne les valeurs de SCx pour différents cycliste
Cycliste bras tenduCycliste bras fléchisCycliste avec bras en bas du guidonCycliste triathlète
SCx0,400,350,300,25


En sachant que SCx= (2mgsin())/(v2), dans quelle catégorie figure le cycliste étudie.

Y'a des moments ou je n'ai pas répondue car je ne sais pas du tout comment la résoudre j'en suis désolé  
je vous remercie d'avance pour votre aide


Posté par
odbugt1
re : Exercice sur les forces 02-01-19 à 19:48

Bonjour,

Question 1 :
Les choix du système étudié et du référentiel sont en principe libres.

Le choix se fait de manière à rendre la solution accessible en fonction des données dont on dispose.
Celui que tu as fait pour le système est loin d'être le meilleur, car en plus des forces que tu cites il te faudra  considérer la force exercée par le cycliste sur le vélo dont tu ne sais rien.
Une fois le système choisi seules les forces extérieures sont à prendre en compte.
Le choix que tu as fait pour le référentiel est également mauvais car dans le référentiel du cycliste le vélo est immobile !

Je t'invite donc à mieux choisir le système et le référentiel.

En ce qui concerne le bilan des forces tu t'exprimes très mal puisque tu cites l'air et la masse comme étant des forces ce qui est faux :
Je te rappelle qu'une force est exercée par "quelque chose" sur le système choisi et qu'il est indispensable d'identifier clairement ce "quelque chose" qui exerce la force.



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