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Niveau terminale
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Gaston le crapaud sauteur

Posté par
colducrane
03-02-13 à 17:35

Bonjour à tous alors voilà notre professeur à décider de nous donner cet exercice sur un coup de tête parce qu'on avait du mal à le faire en cours ... Voici tout d'abord son énoncé :

(En résumé car il y a une petite histoire) C'est un crapaud qui est sur le bord d'un étang, voit un nénuphar et décide d'y aller en faisant un bond. Le but est de déterminer l'intervalle de vitesse que peut choisir Gaston le crapaud pour tomber sur lé nénuphar.
Données : angle a du saut par rapport à l'horizontal a = 30.0°
d = 1.20m l = 20 cm h = 30 cm g = 9.81m.s^-2
On néglige tous les frottements.
h est donc la hauteur entre le niveau de la rive et le niveau de l'eau, d et la distance rive - nénuphar, l est la longueur du nénuphar et a est l'angle du saut.
Un schéma se trouve en bas de ce message

1. Donner les équations horaires littérales puis numériques correspondantes au mouvement du crapaud.

Donc ça on l'a fait en cours mais j'ai franchement pas compris grand chose j'aimerais le refaire ici avec vous.

2. Donner l'équation de la trajectoire. (littérale puis numérique)
Là j'ai quelque chose mais bon je préférerais d'abord finir la 1.


Donc pour la 1 ce que je sais est que le référentiel est terrestre, le système est le crapaud. Après je pourrai recopier tout ce qu'on a fait mais j'y comprend rien ...

Voilà merci à vous

Gaston le crapaud sauteur

Posté par
Aragorn
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 20:31

Bonsoir,
On va prendre un axe z orienté vers le haut et un axe x orienté vers la droite, l'origine étant le point d'où part le vecteur \vec{V_0} .
On a :
\normalsize a_x = 0
\normalsize a_z = -g
Sachant que : \vec{a}\,=\,\frac{dv}{dt}
\normalsize v_x\,=\,V_0\,cos\,\alpha
\normalsize v_z\,=\,-g\,t\,+\,V_0\,sin\,\alpha\,
Et :
\normalsize x\,=\,V_0\,cos\,\alpha\,\,\,t
\normalsize z\,=\,-\,\frac{1}{2}\,g\,t^2\,+\,V_0\,sin\,\alpha \,\,\,t

Dis-moi s'il y a quelque chose que tu ne comprends pas...

Posté par
Aragorn
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 20:32

" Sachant que : \normalsize \vec{a}\,=\,\frac{dv}{dt} "  ==>  Sachant que : \normalsize \vec{a}\,=\,\frac{d\vec{v}}{dt}

Posté par
colducrane
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 20:38

Bonsoir Aragorn (joli pseudo ) en fait j'ai bien avancé depuis que j'ai posé, on m'a aidé et j'ai bien compris les équations horaires. J'en suis maintenant à la partie II, partie sur la quelle je bloque également

Cette partie voit quelques données s'ajouter : Le crapaud choisit une vitesse de 3,30 m/s et saute. Durant son saut il regarde le nénuphar et voit que celui ci est légèrement entraîné par le courant. Le but de cette partie est de savoir si le crapaud va tomber dans l'eau. Le nénuphar a un mouvement rectiligne uniforme (v= 35 cm/s) et s'éloigne de la rive perpendiculairement à celle ci.

Je précise que dans les questions d'avant on à donner l'équation de trajectoire et les deux vitesses extrêmes qu'il aurait pu prendre pour sauter sur le nénuphar (càd le point le plus proche et le point le plus loin entre lui et le nénuphar).

La question est : Calculer l'abscisse d'impact du crapaud à la surface de l'eau.



Et je ne vois pas du tout comment m'y prendre

Voilà merci de votre aide !

Posté par
Aragorn
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 20:46

Il suffit de calculer t pour avoir z = -0,30 m.
Reporter cette valeur dans x et on a le point d'impact du crapaud sur l'eau (ou sur le nénuphar ! ).
Maintenant, il faut savoir où est le nénuphar. Il suffit de calculer le nouveau x du nénuphar (on connaît sa vitesse 0,35 m/s et le temps qu'on a trouvé précédemment).  

Posté par
Aragorn
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 20:49

On peut aussi calculer le x du point d'impact à partir de l'équation donnant z en fonction de x.
Mais il faut calculer t ensuite à partir de l'équation de x... Ce n'est pas plus simple...

Posté par
colducrane
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 20:50

"Il suffit de calculer t pour avoir z = -0,30 m." J'ai peur de ne pas très bien avoir compris

t = d/v ? Pour la distance faut il prendre 1.20m ou 1.40 ?

Merci

Posté par
Aragorn
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 21:44

Le nénuphar ou le niveau de l'eau est à z = -0,30 m. Il faut donc calculer le temps t que va mettre le crapaud à atteindre cette altitude avec une vitesse initiale de 3,30 m/s .
Ce temps t nous permettra de connaître la distance x à laquelle le crapaud va toucher l'eau ou le nénuphar.
Le nénuphar, quant à lui,  se déplace. Le centre part de 1,30 m et dérive avec une vitesse de 0,35 m/s (c'est la position du centre qui est la plus intéressante pour le crapaud). L'équation est donc  x\,=\,0,35\,t\,+\,1,30.

Posté par
colducrane
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 22:01

Je dirai que le temps t est de 0.18s , je trouve alors x = 1.36

Posté par
Aragorn
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 22:49

\normalsize z\,=\,-\,\frac{1}{2}\,g\,t^2\,+\,V_0\,sin\,\alpha \,\,\,t
\large \frac{1}{2}\,g\,t^2\,-\,V_0\,sin\,\alpha \,\,\,t\,+\,z\,=\,0
\large \frac{1}{2}\,g\,t^2\,-\,V_0\,sin\,\alpha \,\,\,t\,-\,0,30\,=\,0
\large \Delta\,=\,V_0^2sin^2\alpha\,+\,4\,\frac{9,81}{2}\,0,30
\large t\,=\,\frac{V_0\,sin\,\alpha\,\pm\,\sqrt{\Delta}}{g}
Avec -, on trouve une valeur négative et avec +, on trouve t\,\simeq\,0,467\,\,s

Je ne sais pas comment tu as fait pour trouver 0,18 s...

\normalsize x\,=\,V_0\,cos\,\alpha\,\,\,t  avec t = 0,467 s
Ensuite :
 x\,=\,0,35\,t\,+\,1,30   avec t = 0,467 s  pour trouver la position du nénuphar

Posté par
Aragorn
re : Gaston le crapaud sauteur 03-02-13 à 22:55

Je trouve :
\large x_{crapaud}\,\simeq\,1,335\,\,m
Et :
\large x_{nénuphar}\,\simeq\,1,463\,\,m   (pour le centre)

Le crapaud tombe dans l'eau...



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