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Lancer d'un chariot sur une piste

Posté par
Sista Chupa 974
09-05-08 à 16:11

Bonjour à tous,voilà j'ai un devoir maison de physique et je ne comprends rien,aidez-moi svp.

On étudie le lancé d'un chariot S,assimilé à son propre centre d'inertie G,sur des rails constituant une piste ABCD (voir figure).Le chariot,de masse:m = 5.00kg,est initialement au repos en A.On le lance sur la piste ABCD en faisant agir sur lui,uniquement le long de la partie AB de sa trajectoire,une force horizontale constante de norme F = 110 N.
La partie AC de la trajectoire est horizontale et la portion CD est un demi-cercle de centre O,de rayon:r = 2.00m.On prendra:l = AB = 0.500m,g = 9.81m.s-2 et on négligera tous les frottements sur S.
1)En appliquant le théorème de l'énergie cinétique entre A et B,déterminer l'expression littérale,en fonction des données,de la vitesse VB de G en B.
2)Déterminer une valeur numérique de VB.
3)Que peut-on dire de la valeur VC de la vitesse de G au point C?Justifier la réponse.
4)Exprimer,au point M repéré par l'angle ,la vitesse VM de G en fonction de:F,AB,m,r,g et .
5)Faire l'application numérique pour:=30.0°.
6)De quel angle le chariot s'élèvera-t-il dans les conditions du lancé décrit?
7)On veut que le chariot parvienne en D avec une vitesse:VD=2.00m.s-1.
1]Quelle devra être la norme de la vitesse de G en B,soit V'B?
2]Quelle intensité de force F' devra-t-on appliquer entre A et B?

Lancer d\'un chariot sur une piste

Edit Coll : balises

Posté par
Coll Moderateur
re : Lancer d'un chariot sur une piste 09-05-08 à 21:01

Bonsoir,

Bienvenue sur l' pout ton premier problème !

Evidemment, en écrivant "je ne comprends rien", tu ne donnes pas envie de t'aider...

Qu'as-tu fait ? Quelles sont tes premières propositions de réponse ? Comment peut-on t'aider ? Où sont tes difficultés ? Ce serait bien que tu montres ce que tu as cherché et trouvé.

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 08:18

Rebonjour,voilà pour la question 1,j'ai trouvé que:
Ec = V[sup][/sup]2[/sub]B
mais aprés je sais que la formule de Ec c'est:
Ec = 1/2 * m v[sub]
2.Mais quelle est la vitesse qu'on doit utiliser?

Posté par
Coll Moderateur
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 08:28

Pour bien écrire V2
Tu tapes V2
Tu sélectionnes le 2
Tu cliques sur le bouton x2 (avec un petit 2 rouge) qui se trouve en bas du cadre d'écriture, au-dessus de "POSTER"
Cela place des balises [sup][/sup] de part et d'autre de ce 2, comme ceci V[sup]2[/sup]
Tu n'oublies pas de vérifier avec "Aperçu" avant de poster.
___________________

Peux-tu écrire le théorème de l'énergie cinétique (c'est à peu près le seul théorème qu'il faut connaître pour faire tout cet exercice) ?
Attention l'énergie cinétique au point B n'est pas Ec = VB2
mais Ec = (1/2).m.VB2

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 08:45

D'abord merci pour la petite information à propos des symboles.
Alors le théorème de l'énergie cinétique c'est:
C'est l'énergie que possède un corps du fait de son mouvement.L'énergie cinétique d'un corps est égale au travail nécessaire pour faire passer le corps du repos à son mouvement de translation ou de rotation.

Posté par
Coll Moderateur
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 08:51

Woui... on peut "faire avec"

J'aurais préféré une autre formulation. Tu as utilisé le symbole Ec et ce signifie, à juste titre, "variation"

La variation d'énergie cinétique d'un solide entre deux instants t1 et t2 est égale à la somme algébrique We des travaux des forces extérieures appliquées au solide pendant cet intervalle de temps.
Ec = Ec2 - Ec1 = We

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 08:54

Donc si j'ai bien compris ce que vous m'avez dit:
V2B= Ec/(1/2).m
c'est ça?

Posté par
Coll Moderateur
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 09:20

Oh non, oh non !

La variation d'énergie cinétique, par exemple entre A et B est égale à la différence :
Energie cinétique en B - énergie cinétique en A

On écrit Ec = EcB - EcA

L'énergie cinétique en A vaut EcA = (1/2).m.VA2
et comme la vitesse en A est nulle VA = 0 et donc l'énergie cinétique en A est nulle aussi

L'énergie cinétique en B vaut EcB = (1/2).m.VB2

La variation d'énergie cinétique entre A et B vaut donc :

Ec = EcB - EcA = (1/2).m.VB2 - 0 = (1/2).m.VB2

Cette variation de l'énergie cinétique entre A et B est aussi égale à la somme algébrique des travaux des forces appliquées entre A et B au chariot.

Quelles sont les trois forces appliquées au chariot entre A et B ?
Quelle est l'unique force qui "travaille" ?
Quelle est (littéralement puis numériquement) la valeur de ce travail ?

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 09:47

Les trois forces qui sont appliquées au chariot entre A et B sont:
- la force horizontale constante de norme F
- le poid P
- la réaction normale
La seule qui travail c'est la force horizontale constante de norme F.
WAB(F) = F.AB
et il n'y a pas de cos car AB et F sont colinéaires
WAB(F) = 110.0.500 = 55.1 J

Posté par
J-P
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 09:51

Quelle est la marque de ta calculette ?
... pour que je n'achète pas la même.

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 10:00

Non je me suis trompée,c'est:
WAB(F) = 110.0,500 = 55,1 J

Posté par
J-P
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 10:03

\red 55 et pas 55,1

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 10:12

Non je me suis trompée,c'est:
WAB(F) = 110.0,500 = 55,0 J

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 10:14

Ensuite j'ai trouvé
VB = 4,69 m.s-1
Mais pour la question 4 je ne comprends plus rien.

Posté par
J-P
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 10:20

Essaie de comprendre ceci et puis continue.

3)
Sans frottement, le mouvement sur la portion BC est rectiligne uniforme et donc : VC = 4,69 m/s
-----
4)

La différence d'altitude entre C et M est : delta h = r * (1 - cos(theta))

Travail du poids du chariot sur la portion CM : WP = -m.g.delta h

(1/2).m.VM² - F * AB = -m.g.delta h

(1/2).m.VM² - F * AB = -m.g. r * (1 - cos(theta))

VM² = 2(F/m) * AB - 2g. r * (1 - cos(theta))

...

Sauf distraction.  

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 15:30

Alors pour la question 5 j'ai trouvé:
2,01m/s
Le problème c'est que je ne comprends pas la suite.
Merci de bien vouloir m'aider à nouveau.

Posté par
Coll Moderateur
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 15:38

Pour comprendre non seulement cette question mais tout l'exercice, comme je l'ai écrit à 08h 28 il faut avoir compris le théorème de l'énergie cinétique.

La variation de l'énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces extérieures appliquées

et inversement...

La somme des travaux des forces extérieures appliquées est égale à la variation de l'énergie cinétique du mobile.
_____________________________

Question 3 : Pourquoi la vitesse en C est-elle la même que la vitesse en B ?

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 15:50

Nous pouvons dir que Vc = Vb car sans frottements,le mouvement sur la portion BC est rectiligne et uniforme et donc 4,69m/s.

Posté par
Coll Moderateur
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 16:01

Je ne te demande pas de recopier ce qu'a écrit J-P

Je voudrais que tu raisonnes en termes d'énergie cinétique, de variation de cette énergie cinétique et de travaux des forces appliquées. Mon objectif est que tu comprennes ; ce qui ne me semble pas encore être le cas.

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 17:11

Nous pouvons dire cela également car le travail de la force horizontale est constante.

Posté par
Coll Moderateur
re : Lancer d'un chariot sur une piste 10-05-08 à 18:27

Y a-t-il entre le point B et le point C une force extérieure qui travaille ?

Quelle est la conséquence sur la variation d'énergie cinétique ?

Quelle est la conséquence sur la vitesse en C par rapport à la vitesse en B ?

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 11-05-08 à 16:47

J'ai déja répondu à toutes ces questions mais je bloque à la 6.

Posté par
J-P
re : Lancer d'un chariot sur une piste 11-05-08 à 17:05

6)
VM² = 2(F/m) * AB - 2g. r * (1 - cos(theta))

VM² = 2(110/5) * 0,5 - 2*9,81* 2 * (1 - cos(theta))

VM² = 22 - 39,24 * (1 - cos(theta))

VM² = -17,24 + 39,24.cos(theta)

VM = 0 si -17,24 + 39,24.cos(theta)
--> cos(theta) = 17,24/39,24 = 0,439...

soit pour theta = 63,94°

Donc avec les conditions du lancé décrit, le chariot s'élèvera jusqu'à un angle de 63,94°
-----
Vérifie mes calculs.  

Posté par
Sista Chupa 974
Lancer d'un chariot sur une piste 11-05-08 à 17:28

Merci beaucoup J-P je revérifie cela.

Posté par
sohaibshelby
re : Lancer d'un chariot sur une piste 03-01-21 à 19:56

***Message supprimé : nouveau sujet créé ici : Exercice physique : Energie cinétique***

Posté par
Priam
re : Lancer d'un chariot sur une piste 04-01-21 à 10:05

Bonjour,

***Attention, nouveau sujet créé ici : Exercice physique : Energie cinétique, l'échange doit donc se faire dans ce dernier***



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