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exercice sur les forces de travail

Posté par
Marina30
26-04-13 à 16:52

Bonjour,

Alors voilà j'ai un problème avec un exercice que je ne comprends vraiment pas.
Voici l'énoncé:
Un jouet de fête foraine est constitué d'un chariot de masse m pouvant glisser avec frottements le long d'un rail qui comporte un partie horizontale [OA] et une partie [AB] inclinée d'un angle par rapport à l'horizontale.
(voir image)

Le chariot, lancé avec une vitesse initiale de valeur v0, parvient ua point B,redescend et s'arrête en un point C situé sur la partie horizontale.
Les frottements sont équivalents à une force vecteur f tout au long du trajet

puis j'ai quelques données :
v0=6.0m/s
OA=8.0m
f=10N
g=9.81m/s-2
m=5.0kg
AB=4.0m
=30 degrés


et voici les questions :

1)a) Exprimer le travail de la force de frottements lorsque le chariot va de OàC sans passer par la partie inclinée.
j'ai exprimé ça de la façon suivante : WOC(vecteurf)= vecteur f.
vecteur OC ou 10.vecteur OC
1)b) Exprimer le travail de la force de frottement lorsque le chariot va de O à C en passant par B
j'ai exprimé ça avec: WOC vexteur f = vecteur f . vecteur OC . cos ou 10.vecteurOC+12.cos
1)c) comparer les résultats et conclure
Je suppose donc qu'il y a une façon d'exprimer OC et je ne sais pas comment faire.
2)a) Quelles formes d'énergie le chariot le chariot possède-t-il en B? en C?
2)b) Quel transfert d'énergie a lieu au cours du mouvement entre B et C ?
3) Déterminer la distance BC parcourue par le chariot au retour

Merci d'avance pour votre aide !

exercice sur les forces de travail

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 16:57

salut

pour la question 1)b)
OC = OA + AB + AB + AC

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:02

et je n'ai pas AC

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:04

pas grave, on te demande juste de donner l'expression du travail. Ca te suffit pour comparer les deux travaux

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:07

D'accord. merci
Donc la 1 a) et b) sont correctes ?
Pour la suite je compare sans véritables valeurs ?

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:18

la b) sera correcte quand tu auras mis ma réponse oui.

oui tu  peux comparer, c'est facile de voir au moins que les deux expressions ne sont pas égales

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:28

Oui je l'ai changé sur ma feuille.

Donc en comparant on peut constater que la force de frottement est plus importante sur le deuxième trajet, lorsque la voiture passe par la partie inclinée. je ne sais pas ce que je dois en conclure en revanche.

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:29

ça peut permettre de conclure que la force de frottement n'est pas conservative (ça on le savait), ou encore que le point C ne sera pas situé au meme endroit dans les deux cas

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:35

ah je n'y avais pas pensé. Merci

Pour la 2)a) je suppose qu'il faut dire si le chariot possède une énergie potentielle de pesanteur ou une énergie cinétique, non ?

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:36

voilà

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 17:40

Bon je tente mais je ne suis vraiment pas sure de moi.
je dirai qu'en B le chariot possède une énergie potentielle de pesanteur et une énergie cinétique.
et qu'en C il possède seulement une énergie cinétique

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 18:19

en B et en C, le chariot est à l'arrêt !

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 18:30

donc juste l'énergie potentielle de pesanteur pour les deux ?

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 18:30

je suis restée sur le fait que le chariot bougeait

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 18:31

le chariot ne bouge pas (temporairement) en B et il s'arrête en C.

en C il est au niveau 0 ! donc pas d'énergie potentielle

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 18:33

ohlala ...
Donc énergie potentielle en B , et aucune en C ?

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 26-04-13 à 18:56

oui

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 16:14

merci

et pour la dernière ? on me donne comme indication d'exploiter la relation qui traduit la non-conservation de l'énergie mécanique.
mais je ne l'ai pas vu.

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 16:16

tu n'as pas vu Em = Epp  + Ec = constante ?

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 16:49

Si je l'ai vu mais je ne vois pas en quoi ça peut me permettre de calculer une distance

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 17:58

ici évidemment Em n'est pas constante à cause des forces de frottement. Or il y a bien une notion de distance parcourue dans le travail des frottements

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 20:03

Je ne comprend pas. si j'utilise les formules de travail des forces il me manque toujours une information.

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 20:05

il faut que tu calcules la variation d'énergie mécanique entre les différents points

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 20:10

Je ne vois vraiment pas ce que vous voulez dire

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 20:44

tu peux exprimer la variation d'énergie mécanique entre 0 et C ?

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 21:02

Je ne comprend rien à ça ..
Em = Ec dans ce cas non ?

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 27-04-13 à 21:43

Entre O et B :
Em = EmB - EmO = mg.AB.sin(a) - 1/2.m.Vo²

on applique le théorème de l'énergie mécanique : Em = -(OA+AB).f


on observe un problème avec les données : EmB - EmO = 10 J. On voit que même sans frottement, le chariot ne peut monter jusque B.

à vérifier

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 28-04-13 à 11:11

je ne comprends pas
avec la première formule j'obtiens : -138.5
Et avec la seconde : -120
en quoi cela m'aide à déterminer une distance ?
de plus, c'est entre B et C donc pourquoi utiliser B et O ?

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 28-04-13 à 11:58

comment tu fais pour trouver -138.5 ? Tu es sur d'avoir mis ta calculatrice en degrés ?

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 28-04-13 à 12:08

Non c'est exact elle était en rad.
En degrés j'obtiens : -65,47

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 28-04-13 à 14:21

je n'obtiens pas le même résultat

en A : Em = 1/2m.v² - f.OA = 10 J
donc il ne reste plus que 10J à l'aller au passage en A

Ensuite le chariot escalade la pente :
Em = -f.AB
EmB-EmA = -f.AB

d'où EmA = (mg.sin(a) + f).AB

problème : on trouve AB = 0.286 m
ce qui ne correspond pas aux données de l'énoncé

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 28-04-13 à 15:47

Pourtant je viens de vérifier avec mon livre d'exercices et je n'ai pas fait d'erreur en recopiant

Posté par
efpe
re : exercice sur les forces de travail 28-04-13 à 15:48

tu as vérifié mes calculs ?

ça veut dire que le chariot ne va pas monter jusqu'au point B de l'énoncé, il va se mettre à redescendre avant

Posté par
Marina30
re : exercice sur les forces de travail 28-04-13 à 15:55

Non c'est vrai.
Je ne comprends vraiment pas ce que vous faites.
Ce n'est que le début de la démarche non ? Car on doit chercher entre b et c ?



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