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Mécanique de Newton

Posté par
Morgane-
07-04-12 à 19:59

Bonjour, j'ai un exercice de physique ç faire concernant les lois de Newton, l'énoncé est le suivant :
Le Cascadeur :
Un réalisateur de cinéma souhaite faire réaliser à un cascadeur professionnel un saut pour un film.
Ce cascadeur doit sauter avec sa voiture sur la piste horizontale du toit en terrasse d'un immeuble. Pour cela, il utilise un tremplin ABC formant un angle avec le sol horizontal et placé à la distance CD=15m de l'immeuble.
(J'ai le schéma, donc je vois clairement la situation.)
On étudiera le mouvement du centre d'inertie M de l'ensemble {automobile-pilote} dans le réferentiel terrestre. On admettra qu'à l'instant initial, le centre d'inertie M de la voiure quitte le point B (origine du repère) avec la vitesse B et qu'il est confondu avec le point E à l'arrivée sur le toit.

1) Etablir dans le repère (B,,) du schéma, les équations des coordonnées de l'accélération vecteur aM(ax;ay), de la vitesse M(Vx;Vy) et de la position vecteur BM(x;y) du centre d'inertie M du système.

Il y a d'autres questions, mais j'aimerais déjà réussir celle-ci...
Alors, j'ai commencé par le commencement, c'est à dire:
Référentiel : terreste
Système etudié : automobile-pilote
Bilan des forces : Poids : P=mg Point d'application M

J'ai énoncé la 2eme loi de Newton ce qui me permet de dire que P=m vecteur a (je ne sais pas comment écrire le vecteur a autrement que comme ça...)
Je connais les différentes étapes à faire, mais je n'arrive pas à démarrer.
Mis à part peut etre que l'accélération a le meme sens et la même direction que le vecteur vitesse..

Si quelqu'un pouvait me guider sur cet exercice... Merci d'avance!

Posté par
Iamat
re : Mécanique de Newton 07-04-12 à 21:44

Mis à part peut etre que l'accélération a le meme sens et la même direction que le vecteur vitesse.. c'est vrai si la voiture roule mais c'est faux quand la voiture est dans le vide après avoir quitté le tremplin

A partir du moment où la voiture est dans le vide l'accélération est le vecteur g

Posté par
Morgane-
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 06:16

Ce qui me donne alors ax=0 et ay=-g, est-ce ça ?
Comment dois-je continuer ?

Posté par
Morgane-
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 06:34

Je suis finalement arrivée à trouver que :
ax=0
ay=-g
En "primitivant" :
vx=cste 1
vy =-gt+cste 2
En cherchant les conditions initiales :
vx(t=0)=cste 1=vBcos
vy(t=0)=-gt+cste 2=-gt+VBsin

En "primitivant" à nouveau j'obtiens :
x(t)=(VBcos)t+cste 3
y(t)= -1/2 gt²+(VBsin)t+cste 4

Comment est-ce que je trouve les conditions initiales ?
Je dois me servir des coordonnées de M au point B, donc x=0, mais y ?

Posté par
Morgane-
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 07:07

Finalement pour la valeur de y c'est bon, on me la donnait en données.
Est-ce que vous pourriez me dire comment établir l'équation cartésienne de la trajectoire y=f(x)du centre d'inertie entre B et E ?
Merci.

Posté par
J-P
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 10:07

En t = 0, la voiture est à l'origine du repère (c'est écrit dans l'énoncé).

Cela permet de déterminer les valeurs de cste3 et cste4 ... qui sont nulles toutes les deux.

x(t)=(VB.cos(alpha))t
y(t)= -1/2 gt²+(VBsin(alpha))t

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

y = -1/2 g[x/(VB.cos(alpha))]² + (VBsin(alpha)).x/(VB.cos(alpha))

y = x.tan(alpha) - [g/(2VB².cos²(alpha)].x² pour x dans [0 ; 15]

C'est l'équation cartésienne de centre d'inertie entre B et E.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
Morgane-
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 11:53

On me donnait aussi dans l'énoncé que BC faisait 8m.
J'en ai conclus que x(t) = (VBcosα)t
et y(t) = -1/2gt² + (VBsinα)t +8.
Est-ce faux ?

Posté par
kulturman
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 12:42

Bonjour. Il me sempble que c'est bien ça. Tu obtients les coordonnées de en "intégrant" pas en "primitivant"

Posté par
J-P
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 14:18

Comme l'énoncé le précise :

"On admettra qu'à l'instant initial, le centre d'inertie M de la voiture quitte le point B (origine du repère)"

Et donc comme je l'ai dit et contrairement à l'avis de kulturman, on a :
y(t)= -1/2 gt²+(VBsin(alpha))t

Posté par
Morgane-
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 14:23

Merci.
J'ai établit l'équation cartésienne de la trajectoire : y(x)=-1/2g(x/VBcosα)² + (VBsinα)(x/VBcosα)
Je dois maintenant montrer que :
2. Le centre d'inertie de la voiture doit atterir sur le toit en E

Posté par
Morgane-
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 14:25

Il y a eu un probleme, le message s'est envoyé trop tot..


Merci.
J'ai établit l'équation cartésienne de la trajectoire : y(x)=-1/2g(x/VBcosα)² + (VBsinα)(x/VBcosα)
Je dois maintenant montrer que :
2. Le centre d'inertie de la voiture doit atterir sur le toit en E avec une vitesse horizontale
a) Que peut on dire de Vy en ce point ? J'ai dit que Vy=0
b) Montrer alors que :
xE=CD=(VB²sin(2)/2g)
et yE=DE-BC=(VB²sin²/2g)

Comment est-ce que je dois partir ..? Je ne vois pas.

Posté par
J-P
re : Mécanique de Newton 08-04-12 à 18:06

x(t)=(VB.cos(alpha))t
y(t)= -1/2 gt²+(VBsin(alpha))t


dx/dt = VB.cos(alpha)
dy/dt = -gt + VB.sin(alpha)

vx(t) = VB.cos(alpha)
vy(t) = -gt + VB.sin(alpha)
-----

vy(t1) = 0 : -gt1 + VB.sin(alpha) = 0 ---> en t1 = (VB/g).sin(alpha)
x(t1) = (VB.cos(alpha))t1
x(t1) = (VB.cos(alpha)).(VB/g).sin(alpha)
x(t1) = (VB².cos(alpha).sin(alpha))/g
x(t1) = (VB².sin(2.alpha))/(2g)
xE = (VB².sin(2.alpha))/(2g)

y(t1)= -1/2 g.((VB/g).sin(alpha))²+(VBsin(alpha)).(VB/g).sin(alpha)
y(t1)= -(1/2)(VB².sin²(alpha))/g + (VB²sin²(alpha))/g
y(t1)= (VB².sin²(alpha))/(2g)
yE = (VB².sin²(alpha))/(2g)
-----
Sauf distraction.  



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