Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

loi de newton (balle de golfe)

Posté par
topcp
30-03-13 à 12:06

Merci de m'aider sur un exercice sur les lois de Newton. Si vous ne comprenez pas comment j'ai écrit le sujet vous pouvez l'avoir en pièce jointe.

La balle de golf, que l'on modélisera par un point Matériel A, et lancé d'un point O, situé au niveau du sol avec une vitesse vecteur V0, vecteur formant un angle "alfa" avec l'horizontale.
on appelle "flèche" l'altitude la plus élevée atteinte par le projectile et "portée" la distance entre le point de lancement O et le point d'impact I sur le sol.

On suppose que les interactions de la balle avec l'air sont négligeables.
a) donner l'expression des coordonnées Vox et Voz dans le repère (O;I;K) du vecteur vitesse Vo à l'instant t0=0 secondes de lancement de la balle en fonction de V0 et de "alfa".
"je pense que que cela s'écrit :
v=vx et vy g = o et g donc V=vx=0 et vy = y "

b)en appliquant la deuxième loi de Newton, établir l'expression du vecteur accélération a du projectile et en déduire les coordonnées ax et az dans le repère (O;I;K).
" la deuxième loi de newton est la suivante : somme de....=ma ( je ne peut pas l'écrire car il n'y a pas les symboles adaptés)"

c) établir que les coordonnées du vecteur vitesse V du projectile sont :
vx=cos"alfa" et v=-gt+Vosin"alfa"
" ici je ne vois pas du tout les cos et les sin me gênent : comment faire ?"

d) établir que les coordonnées du vecteur position OA du projectile sont les suivantes:
x=(Vo cos"alfa")t
z=-1/2gt^2+(v0 sin "alfa")t
Puis en déduire l'équation de la trajectoire du projectile.
"pareil je ne vois pas je je suppose que la trajectoire à une allure de parabole"

e) déterminer les coordonnées des points puis les coordonnées du point I.
comment fait on pour trouver des coordonnées par le calcul ?

F)Pour quelle valeur de "alfa" la portée est elle la plus grande.

loi de newton (balle de golfe)

Edit Coll : suppression d'une image en double

Posté par
Iamat
re : loi de newton (balle de golfe) 30-03-13 à 16:07

Salut,

"je pense que que cela s'écrit :
v=vx et vy g = o et g donc V=vx=0 et vy = y "
non ce n'est pas ça

accélération :

ax(t)=0
ay(t)=-g

donc

vx(t)=...
vy(t)=...

Posté par
yukis
re : loi de newton (balle de golfe) 04-01-14 à 15:10

Bonjour,

Vx=Vox.cos()
Vy=-g.t+Voz

mais comment trouver Voz et Vox ?
faut-il remplacer vx et vy par v0 ?

merci d'avance

Posté par
Iamat
re : loi de newton (balle de golfe) 08-01-14 à 10:41

Salut

Vx=Vox=Vo cos alpha
Vy=-g.t+Voz = -gt+Vo sin alpha

Posté par
Alice97751105
re : loi de newton (balle de golfe) 23-12-14 à 21:47

Bonjour, j'ai aussi cet exercice à faire. Je n'ai pas vraiment compris et je ne sais pas comment répondre aux questions.
Si quelqu'un pouvez de nouveau répondre.
Merci

Posté par
J-P
re : loi de newton (balle de golfe) 24-12-14 à 09:25

La seule force agissant sur le mobile est son poids : vecteur P = m . vecteur(g) (et vecteur g est vertical dirigé vers le bas)

ax(t) = 0
az(t) = -g

Par intégration (de l'accélération) et tenant compte des conditions initiales (Vox = Vo.cos(alpha) et voz = Vo.sin(alpha)), on trouve vx(t) et vz(t) :
vx(t) = Vox = Vo.cos(alpha)
vz(t) = Vo.sin(alpha) - gt

Par intégration (de la vitesse) et tenant compte des conditions initiales x(0) = 0 et z(0) = 0), on trouve x(t) et z(t) :
x(t) = Vo.cos(alpha) * t
z(t) = Vo.sin(alpha) * t - gt²/2
-----

Equation de la trajectoire (il suffit d'éliminer t entre les équations de x(t) et z(t))

t = x/(Vo.cos(alpha))

z = Vo.sin(alpha) * x/(Vo.cos(alpha)) - g(x/(Vo.cos(alpha)))²/2

z = tan(alpha) * x - g/(2Vo².cos²(alpha)) * x²

z = - g/(2Vo².cos²(alpha)) * x² + tan(alpha) * x
-----
Coordonnees du point I en z = 0 (avec x différent de 0) :

- g/(2Vo².cos²(alpha)) * x² + tan(alpha) * x = 0

- g/(2Vo².cos²(alpha)) * x + tan(alpha) = 0

x = (2.Vo².tan(alpha) * cos²(alpha))/g

x = 2.Vo².sin(alpha) * cos(alpha) / g

x = (Vo²/g).sin(2.alpha)

I((Vo²/g).sin(2.alpha) ; 0)
---
Coordonnées de S :

plusieurs méthodes possibles, par exemple :

en S : Vz(t1) = 0 ---> t1 = (Vo/g).sin(alpha)

x(t1) = Vo.cos(alpha) * t1 = Vo.cos(alpha) * (Vo/g).sin(alpha) = (Vo²/(2g)).sin(2.alpha)

z(t1) = Vo.sin(alpha) * (Vo/g).sin(alpha)  - g((Vo/g).sin(alpha))²/2
z(t1) = (Vo²/(2g)).sin²(alpha)

S((Vo²/(2g)).sin(2.alpha) ; (Vo²/(2g)).sin²(alpha))
-----
Portée max :

I((Vo²/g).sin(2.alpha) ; 0)

(Vo²/g).sin(2.alpha) est max pour sin(2.alpha) = 1 ---> pour alpha = 45°
-----
Recopier sans comprendre est inutile.

Sauf distraction.  

Posté par
Alice97751105
re : loi de newton (balle de golfe) 26-12-14 à 01:29

Bonjour,
J'ai pas tout compris...

Pour la question a)
À l'instant t0=0s, le point A est lancé avec une vitesse non nulle vecteurV(t=0s) = vecteurV0 vitesse initiale.  
On sait que ax(t) = 0 et az(t) = -g
On en déduit par intégration les coordonnées du vecteur vitesse :
dVx/dt = ax = 0   <----> V0x = C1 = V0*cos(alpha)
dVz/dt = az = -g  <----> V0z = -gt + C2 = -gt + V0*sin(alpha)
Les constantes C1 et C2 sont déterminées à partir des conditions initiales suivantes :
VecteurV(t=0s) = V0*cos(Alpha) + V0*sin(Alpha) donc C1=V0*cos(Alpha) et C2=V0*sin(Alpha)

Pour la question b)
La deuxieme  loi de Newton s'écrit : somme des forces = m*vecteura soit m*vecteura = vecteurP car la seule force agissant sur le mobile est son poids.
Le vecteur accélération d'un points A en mouvement dans un champs de pesanteur uniforme est égal au vecteur champ de pesanteur : vecteura = vecteurg = cste. vecteura = vecteurg
Cette relation permet d'écrire les coordonnées du vecteur accélération :
ax(t) = 0 et az(t) = -g

Pour la question c)
Je ne vois pas comment le faire ni l'expliquer

Pour la question d)
On en déduit par intégration les coordonnées du vecteur position :
dx/dt = Vx = V0*cos(alpha) <----> x(t) = V0*cos(alpha)*t + C3
dy/dt = Vy = -gt + V0*sin(Alpha)   <----> y(t) = -(gt)^2/2 + V0*sin(Alpha) + C4
Les constantes C3 et C4 sont déterminées à partir des conditions initiales suivantes : vecteurOA(t=0s) = vecteur0  donc x(t=0) = 0 d'où C3 = 0 et y(t=0)=0 d'où C4=0


On peut en déduire l'équation de la trajectoire du point A :

t = x/V0*cos(Alpha) d'où y = - g/2 * (x/V0*cos(Alpha))^2 + V0*sin(alpha) * (x/V0*cos(Alpha)
                                             = - (g/2V0^2*cos^2(alpha)) * x^2 + tan(Alpha)*x




Après j'ai d'autres questions qui ne sont pas écrites ici mais qui font partie de mon exercice :
e) la valeur de la vitesse est-elle nulle au point S ?

Je ne vois pas du tout comment y répondre...

f) déterminer l'expression de la flèche.

g) Établir les coordonnées du point d'impact I de la balle sur le sol et indiquer l'expression de la portée du tir.

Je n'ai pas compris comment vous avez fait.

h) Calculer la flèche et la portée quand Alpha = 30 degré et Vo = 18m/s

Est ce que vous pouvez me dire si ce que j'ai écris est correcte et m'aider à répondre aux autres question.

Merci

Posté par
J-P
re : loi de newton (balle de golfe) 26-12-14 à 09:24

a)

Ce n'est pas :
V0x = C1 = V0*cos(alpha)
dVz/dt = az = -g  <----> V0z = -gt + C2 = -gt + V0*sin(alpha)

Mais bien
vx(t) = Vox = Vo.cos(alpha)
vz(t) = Vo.sin(alpha) - gt

et ceci petmet aussi de répondre à la question c :

vecteur vitesse : (Vo.cos(alpha) ; Vo.sin(alpha) - gt)

d)

Il manque un "t" dans ton expression y(t) = -(gt)^2/2 + V0*sin(Alpha) + C4
Cela devrait être : y(t) = -(gt)^2/2 + V0*sin(Alpha) * t + C4  

e)
La vitesse n'est pas nulle en S ...
Mais la composante verticale de la vitesse est nulle en D
Par contre la composante horizontale de la vitesse y est de Vo.cos(alpha)

f)
Pour la flèche :

J'ai montré que S((Vo²/(2g)).sin(2.alpha) ; (Vo²/(2g)).sin²(alpha))

et donc la flèche est f = (Vo²/(2g)).sin²(alpha)

g)

Pour les coordonnées de I (donc pour la portée).
A partir de l'équation de la trajectoire : z = - g/(2Vo².cos²(alpha)) * x² + tan(alpha) * x

I est en z = 0 (avec x différent de 0)
---> - g/(2Vo².cos²(alpha)) * x² + tan(alpha) * x  = 0

et en simplifiant par x (puisque x différent de 0), il vient :

- g/(2Vo².cos²(alpha)) * x + tan(alpha) = 0

et le x qu'on en déduit est l'abscisse de I ... donc la mesure de la portée.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
gbm Webmaster
re : loi de newton (balle de golfe) 26-12-14 à 11:33

Bonjour à tous,

Juste pour info (après je laisse bien évidemment la main à J-P que je salue ), il y a une fiche sur le sujet qui pourra t'aider aussi à l'avenir :

Mouvement d'un projectile dans le champ de pesanteur

Posté par
Alice97751105
re : loi de newton (balle de golfe) 26-12-14 à 13:35

Bonjour,
Merci J-P et merci gbm
Je n'ai pas compris comment vous trouviez la réponse à la question e) ?...

Posté par
J-P
re : loi de newton (balle de golfe) 26-12-14 à 14:36

C'est embêtant que tu changes de lettre à chacune de tes interventions, on ne peut pas s'y retrouver.

Dans le topic initial, la question e concerne les coordonnées du point I.

Dans ton post du 26-12-14 à 01:29, la question e est :

e) la valeur de la vitesse est-elle nulle au point S ? ...

Rien à voir avec la question e du début...
-----
Comment veux-tu qu'on s'y retrouve ?

Posté par
Alice97751105
re : loi de newton (balle de golfe) 27-12-14 à 15:45

Ah oui je n'avais pas vu... Enfaite dans mon exercice il y a des questions qu'il n'y a pas dans le topic initiale...



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 245 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !