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le travail d'une force

Posté par
yousra
12-07-12 à 20:32

Sur une route horizontale, on communique à un véhicule pesant 6000Kg et partant sans vitesse initiale une
force motrice constante. Pour toutes les questions de cet exercice on va supposer que les frottements sont
équivalents à une force constante de 250N qui s'oppose au mouvement. Au bout d'une minute le véhicule
atteint la vitesse 45Km/h.
Quel est le travail fourni au véhicule pendant cette phase de démarrage (Phase initiale de durée une minute)

Posté par
yousra
re : le travail d'une force 12-07-12 à 20:34

et merci d'avance

Posté par
Coll Moderateur
re : le travail d'une force 12-07-12 à 21:01

Bonsoir quand même...

Quelles sont les forces appliquées au véhicule ?

Quelle est l'accélération du véhicule ?

Posté par
yousra
re : le travail d'une force 12-07-12 à 22:32

oui bonsoir ( pardon de n'avoir pas le dire )
et les forces sont:
le poids P, la force motrice F, la force des frottements R
et à propos de l'accélération
a= v\t    (puisque l'accélération est constante)

Posté par
desc
re : le travail d'une force 13-07-12 à 01:03

bonjour,
le travail d'une force sur un trajet AB : W AB( F(vecteur)) =  F(vecteur) .  AB(vecteur) = F*AB*cos α
  α : angle entre   F(vecteur) et  AB(vecteur), dans ce cas α = 0 donc W AB(F(vecteur)) = F*AB (je suppose que la force motrice est parallèle a la route horizontale).  
il te faut donc calculer la force F et la distance AB que le véhicule a parcouru pendant cette phase qui dure 1min.
en appliquant la deuxième loi de Newton,
-sur ox (horizontale) : F-R = ma
                       F-250 = 6000a
=> a = cste = v/t
   v = 45 km/h => v = 12.5 m/s (a t = 1min)
=> a = 12.5 / 60 = 0.21 m/s²
                       F-250 = 6000*0.21
                       F = 1510 N


-on sais que: a = dv/dt
              F-R = m dv/dt => dv/dt = 1/m(F-R) => dv = 1/m(F-R)dt
en intégrant cette équation on trouve v(t) = 1/m(F-R)t + k ( en résolvant l'équation différentielle on trouve k = 0 )
donc v(t) = 1/m(F-R)t
même chose v = dx/dt => dx/dt = 1/m(F-R)t => dx = 1/m(F-R)tdt
en intégrant cette équation on trouve : x(t) = 1/(2m)*(F-R)t² + c (même chose on trouve c = 0)
donc x(t) = 1/(2m)*(F-R)t²
en remplaçant t par 60 sec la durée de la phase de démarrage on trouve x = 378 mètre donc AB = 378 mètre
et enfin le travail fournit au véhicule pendant cette phase de démarrage est F*AB = 1510*378 = 571 kw

voila, je l'ai fait a la vas vite j'espère qu'il n y a pas d erreur.  

Posté par
krinn Correcteur
re : le travail d'une force 13-07-12 à 11:37

bonjour,
avec le théorème de l'énergie cinétique il y en a pour une ligne!
je trouve 469 KJ

Posté par
Coll Moderateur
re : le travail d'une force 13-07-12 à 12:03

Bonjour krinn

Oui, mais c'est faux !
Il n'y en aurait que pour une ligne s'il n'y avait pas de frottements. Mais il y a une force de frottement...

Posté par
yousra
re : le travail d'une force 13-07-12 à 17:17

je vous remercie pour votre effort

Posté par
krinn Correcteur
re : le travail d'une force 13-07-12 à 17:24

bonjour Coll,

ça dépend ce que l'on entend par "travail fourni au véhicule"
moi, je comprends : travail utile
toi, tu comprends: travail fourni par le moteur auquel cas il faut ajouter bien entendu le travail des forces de frottement

Ec = Wutile = Wmoteur - Wfrottements

Wfrottements = R.d
avec d: distance parcourue en 1 min

Posté par
J-P
re : le travail d'une force 16-07-12 à 12:10

45 km/h = 12,5 m/s

a = 12,5/60 = 0,208... m/s²

Force pour accélérer (hors frottement) : F = ma = 6000 * 0,208... = 1250 N

Force totale appliquée au véhicule = 1250 + 250 = 1500 N

distance parcourue en 1 min : d = a * 60²/2 = 375 m

Travail fourni au véhicule pendant la phase de démarrage : W = 1500 * 375 = 562500 J
-----
Autrement :

Energie cinétique du véhicule en fin de démarrage : E1 = (1/2).m.v² = (1/2)*6000*(45/3,6)² = 468750 J
Energie fournie au véhicule pour compenser les frottements : E2 = 250 * déplacement = 250 * vo/2 * delta t = 250 * 45/(2*3,6) * 60 = 93750 J

Travail fourni au véhicule pendant la phase de démarrage : W = E1 + E2 = 468750 + 93750 = 562500 J
-----
Réponse finale a arrondir, si c'est attendu, pour le nombre de chiffres significatifs...
Mais ne pas faire des arrondis en cours de calculs ... sinon on cumule les erreurs.

Sauf distraction.  



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