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Frottements (énergie cinétique)

Posté par
po13po
06-03-09 à 16:35

Bonjour !
J'ai un problème avec l'énergie cinétique et je manque de méthode pour en voir le bout.

Un mobile autoporteur de masse m=220g est abandonnée sans vitesse du haut d'une table à numériser inclinée de l'angle =15° par rapport à l'horizontale.
Un logiciel permet de calculer, pour chaque position x du mobile sur la ligne de plus grande pente, sa vitesse et son énergie cinétique EC.
On appelle A et B les positions respectives du mobile aux abscisses x=0,0015m et x quelconque. A et B sont distants de la longueur l variable.
Un tableau est donné avec différentes valeurs de x(en m), v (en m/s), EC (en J) et de l (en m).

1. Représenter ECB en fonction de la longueur l d'après le tableau de valeur, puis déterminer l'équation de la courbe tracée.
2. En supposant constante la force de frottement, exprimer l'énergie cinétique ECB en fonction de ECA, m, l, et de la valeur f de la force de frottement.
3. En déduire la valeur f de la force de frottement.

J'ai tracé la courbe, le résultat est une droite d'équation y=(5/4)x.
En revanche pour la deuxième question, je ne sais pas du tout comment on peut relier toutes ces grandeurs entre elles. J'ai débuté par le théorème de l'énergie cinétique :
EC=EC2-EC1=ECB-ECA=W(Forces extérieures) Cette formule pourrait bien nous amener à la solution mais les forces extérieures sont le poids, le frottement et la réaction, non ? Mais nous n'avons aucunes indications sur la réaction !!

Je suis vraiment perdue, aidez-moi s'il-vous-plait !

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 06-03-09 à 18:08

Je remonte ce topic et du même coup j'essaye d'avancer ^^.
En fait il s'avère que la réaction est "divisée" est deux forces car la table n'est pas horizontale. La réaction se divise en la réaction normale (perpendiculaire au support) et la réaction tangeantielle ou encore les frottements ! Du coup plus besoin de s'embarrasser avec la réaction, il ne reste comme forces qui travaillent que le poids et les frottements.

Mais je n'arrive toujours pas à trouver cette fichue relation , Help !

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 06-03-09 à 19:24

2) EcB - EcA = W(P) + W(f)
                                   = m.g.l.sin + f.l.cos

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 07-03-09 à 13:23

Merci beaucoup Kaela !

Pour la dernière question, ECAn'est-elle pas égale à 0 ?
Donc du coup :
ECB=m.g.l.sin+f.l.cos
-f.l.cos=m.g.l.sin-ECB
f.l.cos=ECB-m.g.l.sin
f=(ECB-m.g.l.sin)/(l.cos)

Or quand on remplace par les valeurs, le résultat est négatif ...
Quelqu'un voit-il mon erreur de calcul ?

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 08-03-09 à 14:40

Je remonte encore ce topic.
En fait j'avais oublié de multiplier par l au numérateur
Donc pour un poids de 2,2 N ma force de frottement est de 1,036 N.
Ce résultat vous semble-t-il cohérent ?

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 17:49

j'avoue ne pas avoir fait les calculs mais ceci me semble cohérent.

Il existe des méthodes plus simples consistant à biffer les éléments communs aux deux expressions séparées par une signe = .Cela simplifie grandement le calcul.

Ecb = mg.l.sin - f.l.cos

f = ( g.sin - (v²/2))/ cos )

j'ai biffé m et l

par association vectorielle f = mg .sin

or ici c'est une constante tu prends v en B

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:12

Comment ça "biffer" ?
Je ne vois pas comment tu passes de la première ligne à la seconde. Mais une expression de ce type m'a l'air bien mieux que celle que j'avais trouvé car en fait pour mon expression f n'était pas constante.

Peux-tu me détailler un petit peu tes calculs ?
Mais en tout cas merci beaucoup d'avoir répondu. Cet exercice est à rendre pour demain et je commençais à désespérer que depuis samedi personne ne me répondais

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:18

Ecb = mg.l.sin - f.l.cos

1/2 .m.vB² = m.g.l.sin-f.l.cos

(v²/2) = g.l.sin-f.l.cos

f.l.cos = g.l.sin - (vB²/2)

f.cos=g.sin-(vB²/2)

f= g.sin-vB²/2 / cos

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:19

il y a des parenthèses qui entoure vB²/2 à la dernière expression

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:24

Je viens de trouver la même chose sur mon brouillon
Super maintenant ça marche avec toutes les valeurs ! Mais ça me fait 2,58 N ... ça fait pas un peu beaucoup ?!

(Ah oui et si tu pouvais m'expliquer le coup de l'association vectorielle f = mg .sin ... :D) Car pour mes calculs je prends f= g.sin-vB²/2 / cos ou f = mg .sin[smb]alpha ?

Mais merci beaucoup !

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:27

la formule est bonne donc c'est normal

tu prends la première formule la seconde est à titre informative pour d'autres exercices , ici , elle est inapte car la force de frottement est constante d'où sa grande valeur.

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:32

Okay !

Alors en fait dans mon exercice il y a un tableau avec différentes vitesses et lorsque je fais le calcul avec chacune des vitesses, la valeur de f oscille entre 2,1 et 2,5 N.Donc dans ce cas là je prends la dernière valeur, non ? Remarque je peux aussi faire la moyenne de toutes les valeurs de f...

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:36

prends la dernière valeur celle en B

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:40

En fait les vitesses correspondent aux vitesses successives du point B (= la position du mobile) au fur et à mesure qu'il descend la pente.
Mais donc en calculant les valeurs de f sont aux environ de 2,2N ; soit autant que le poids !
Surtout que la vitesse du mobile augmente, ça parait louche !

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:42

le travail de f est résistant ne l'oublies pas regarde mon développement

Ecb = mg.l.sin - f.l.cos

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:49

C'est vrai.
Les valeurs de f sont décroissantes. Je vais donc faire une moyenne.
En tout cas merci beaucoup, au moins UN exercice de physique que j'aurais compris !!
Bonne fin de soirée !

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 09-03-09 à 18:50

Merci à toi aussi

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 10-03-09 à 17:31

je me suis trompé :(

Ec = m.g.l.sin - f.l.cos(f;l)

m.v² = 2.m.g.l.sin+f.l

v² = 2.g.l.sin+f.l

v²-2.g.sin = f

encore toutes mes excuses car cos(f;l) = -1

Posté par
po13po
re : Frottements (énergie cinétique) 10-03-09 à 22:48

Trop tard, exercice rendu ...
Je me disais bien que des forces de frottement ayant la même valeur que le poids était improbable.
Ben tant pis, j'aurais pas juste, c'est comme ça, ça m'apprendra à faire mes exercices moi-même !

Posté par
Kaela
re : Frottements (énergie cinétique) 11-03-09 à 15:43

Je m'excuse vraiment j'ai du déconnecter brusquement et il se trouve que quelques minutes plus tard j'avais cette réponse

Et encore toutes mes excuses , à une prochaine fois , peut-être , si tu le veux.



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