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mécanique, mouvement d'une jeune cycliste

Posté par
hortie
29-12-16 à 17:32

Bonjour, j'ai un DM de Physique et je n'arrive pas à certaines questions :

Énoncé :

Une jeune fille, de masse mc = 56 kg, roule sur son vélo de masse  mv = 8.0 kg. La valeur du champ de pesanteur est g = 9.8 N.kg-1. L'étude est réalisée dans le référentiel terrestre, supposé galiléen.

Voici les questions :

1) La jeune fille roule à la vitesse v = 18 km.h-1 en ligne droite.
a) Dessiner cinq positions successives du centre d'inertie G du système { vélo + jeune fille }. L'intervalle de temps entre deux positions successives est t = 2.0 s;
Echelle des longueur : 1 cm sur le dessin  représente 5.0 m dans la réalité.

J'ai tracé une ligne droite sur ma feuille avec des points ( G0, G1, G2 [...] G5 ) successives.

b) Déterminer et tracer le vecteur vitesse v pour la première et la troisième positions de G.
Echelle des vitesses : 1 cm représente 5.0 m.s-1.

J'ai fais cela :  pour déterminer le vecteur vitesse v1, je calcule la longueur entre G0 et G2, je trouve 2 cm. Et 2cm= 0.02 m.

Puis vecteur vitesse v1= G0G1/2t
                                              v1= 0.02/2*2
                                              v1= 0.005 m.s-1
J'ai fais la même démarche pour vecteur vitesse 3 et je trouve pareil.
Je convertie 0.005 m.s-1 en cm. On sait que 1 cm représente 5.0 m.s-1.
Donc par le produit en croix 0.005 m.s-1 est égal à 0.001 cm. Seulement c'est impossible de construire les vecteurs vitesses, c'est bien  trop petit.. Ai-je fais une erreur ?

c) Exprimer les coordonnées du vecteur vitesse dans le repère ( O,x,y)

Je calcule sa dérivée puis je trace le vecteur vitesse dans un repère ?

d) En déduire le vecteur accélération a, de la jeune fille

Je ne sais pas comment on calcule le vecteur accélération a ...

e) Déterminer la valeur de la réaction normal du vecteur Rn, exercée par le sol sur le système { vélo + jeune fille }.

Je ne comprends pas cette question. Qu'est ce qu'est la réaction normal du vecteur Rn ?

Merci de votre aide qui ma sera bien utile !

Posté par
picard
re : mécanique, mouvement d'une jeune cycliste 29-12-16 à 17:50

Re-bonjour.

Citation :
1) La jeune fille roule à la vitesse v = 18 km.h-1 en ligne droite.
Quelle est alors la nature du mouvement ?
Pistes : trajectoire rectiligne, vitesse constante mouvement...

Citation :
J'ai fait cela :  pour déterminer le vecteur vitesse v1, je calcule la longueur entre G0 et G2, je trouve 2 cm.
Non, revoyez la position de vos points G0, G1, G2...
Convertissez 18 km.h-1 en nm.s-1, ça devrait pas mal éclaircir les choses.

Citation :
Puis vecteur vitesse v1= G0G1/2t
                                              v1= 0.02/2*2
                                              v1= 0.005 m.s-1
Pour quoi faire tout cela ? C'est inutile, la valeur de la vitesse est connue, et puis on écrirait \vec{v_1} = \dfrac{\vec{G_0G_2}}{2 \tau}

Corrigez déjà ça, on regarde la suite après.

Posté par
hortie
re : mécanique, mouvement d'une jeune cycliste 30-12-16 à 16:14

Bonjour,

J'ai fait cela :

La jeune fille roule à la vitesse constante de v = 18 km.h-1 en ligne droite. C'est un mouvement rectiligne uniforme.
On sait que 1 cm représente 5.0 mètres sur le dessin. Et 1 cm représente 5.0 m.s-1.
Pour la première position, G1, T = 2.0 s.
Pour la troisième position, G3, T = 6.0s.

d= v*T
18 km.h-1 = 18/3.5
                        = 5 m.s-1
d= 5*2
d=10 m
Or 1 cm est égal à 5 mètres. Donc 10 mètres est égal à 2 cm.
Le vecteur vitesse pour la première position G1 est égal à 2 cm.

De G0 à G3, on mesure 3 cm.
Donc 5*3 = 15 m.s-1.
d= 15*6
d= 90 m
90 mètres est égale à 18 cm. Ainsi le vecteur vitesse pour le troisième position est égal à 18 cm.

Je suis persuadée que mon raisonnement n'est pas correct, mais je ne vois comment il faut faire.

Posté par
picard
re : mécanique, mouvement d'une jeune cycliste 30-12-16 à 18:03

Citation :
C'est un mouvement rectiligne uniforme.
Oui, c'est bien cela.

Citation :
d= 5*2
d=10 m
Oui, le mobile avance de  10 m en 2 s

Citation :

Or 1 cm est égal à 5 mètres. Donc 10 mètres est égal à 2 cm.
On ne peut pas écrire cela, mathématiquement parlant c'est absurde ; dites plutôt que 10 m de déplacement réel seront représentés, sur le schéma, par 2 cm.

Citation :
De G0 à G3, on mesure 3 cm.
Mais non !

G0G1 = 10 m   2 cm sur le schéma
G1G2 = 10 m   2 cm sur le schéma
G2G3 = 10 m   2 cm sur le schéma
                                 ... / ...
GiGi+1 = 10 m   2 cm sur le schéma

On a donc G0G3 = 30 m   6 cm sur le schéma


Citation :
Le vecteur vitesse pour la première position G1 est égal à 2 cm.
Mais non !
Le mouvement est rectiligne uniforme, cela signifie qu'en tout point, la valeur de la vitesse (18 km.h-1) est v = 5 m.s-1 ; avec l'échelle de représentation des vitesses proposée (1 cm pour 5 m.s-1), sera représenté par une flèche de longueur 1 cm et cela en n'importe quel point du schéma.

Citation :
Ainsi le vecteur vitesse pour le troisième position est égal à 18 cm.
Faux comme expliqué plus haut.

Citation :
Je suis persuadée que mon raisonnement n'est pas correct, mais je ne vois comment il faut faire.
Vous cherchez trop de complications et je me demande si vous ne confondez pas vecteur vitesse et vecteur position.

Posté par
hortie
re : mécanique, mouvement d'une jeune cycliste 30-12-16 à 19:49

Merci beaucoup, j'ai compris !

Maintenant pouvez vous m'aider aux dernières questions, posés précédemment :

c) Exprimer les coordonnées du vecteur vitesse dans le repère ( O,x,y)

Est ce que je calcule sa dérivée puis je trace le vecteur vitesse dans un repère ?

d) En déduire le vecteur accélération a, de la jeune fille

Je calcul bien la dérivé du vecteur vitesse ?

e) Déterminer la valeur de la réaction normal du vecteur Rn, exercée par le sol sur le système { vélo + jeune fille }.

Je ne comprends pas cette question. Qu'est ce qu'est la réaction normal du vecteur Rn ?

Posté par
picard
re : mécanique, mouvement d'une jeune cycliste 30-12-16 à 20:34

Citation :
c) Exprimer les coordonnées du vecteur vitesse dans le repère ( O,x,y)  
Sans connaître la position du repère, je ne peux rien faire pour vous aider...

Citation :
Est ce que je calcule sa dérivée puis je trace le vecteur vitesse dans un repère ?    
Vous êtes encore parti dans d'inutiles complications. Le vecteur vitesse est déjà déterminé, oubliez la dérivée et lisez directement les coordonnées.

Si vous avez le bon sens de choisir Ox parallèle à la route et Oy perpendiculaire à cette même route, vous aurez vx = 5 m/s et vy = 0.

Citation :
d) En déduire le vecteur accélération a, de la jeune fille

Je calcule bien la dérivée du vecteur vitesse ?      
Encore une fois inutile !
Le vecteur vitesse est CONSTANT, que vaut alors l'accélération ?



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