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Mécanique-physique
Bonjour , alors voilà j'ai cet exo là à faire et y me faudrait de l'aide merci d'avance .
Un pédalo de masse mp = 200 kg, disposant de deux flotteurs de volume V = 1 m3, sur lequel est installé un vacancier de masse mv = 60 kg, se déplace à vitesse constante sur un lac.
On se propose dans un premier temps d'étudier la flottaison du pédalo.
1. Quelle est la masse volumique ρ de l'eau douce ?
2. Faire le bilan des forces extérieures appliquées sur le système {pédalo + vacancier} lorsque la vitesse de déplacement est nulle et les représenter sur un schéma.
3. Calculer le volume immergé Vi . Application numérique.
On analyse maintenant les moments appliqués sur le pédalier (cf. figure 1).
4. La force exercée par un pied du vacancier sur une pédale est pied.
Sa norme est || pied||=50 N et la distance d définie sur la figure vaut d = 20 cm. Donner l'expression du moment de la force
pied résultant au point O pour les deux positions a et b représentées sur la figure 1. Dans les deux cas, faire l'application numérique. (Pour le calcul des moments, vous pouvez vous aider en décomposant le vecteur
en deux composantes
et
.)
Le pédalo se déplace à une vitesse constante de 5 km/h. Dans ces conditions, l'eau présente un coefficient de frottement dynamique de µd =|| /||
||=Ft/N=0,1 avec
la réaction tangentielle opposée au sens de déplacement, et
la réaction normale à la surface.
5. Placer sur un nouveau schéma l'ensemble des forces exercées sur le système {pédalo+vacancier}.
6. Exprimer la force de frottement en fonction de µd, mp, mv, et g.
7. Calculer le travail minimum nécessaire à exercer par le vacancier pour traverser le lac d'une longueur de 100 m
Mon travail :
1) La masse volumique de l'eau douce est 1000g/L
2) Voir ma figure
3)Je ne vois pas trop comment faire .
4) M / O =
= (-OB -BA
)
F
= OB*F
Pour la position B je pense que le moment est égale à 0 mais je ne suis pas sûr de moi .
5) voir figure
6) et 7) je n'y arrive pas .
Bonjour
Tu intérêt à considérer l'ensemble pédalo- vacancier comme un seul solide de masse mp+m.v.
A l'équilibre le poids total est compensé par l'action Na de l'eau. Cela te donne Na. Il suffit alors de considérer que Na est la poussée d'Archimede. Cela permet d'obtenir le volume immergé.
Ok pour le moment nul dans le cas b.
Ok j'ai trouvé ça comme expression pour le volume immergé :
V= (mp+mv)/
liq est ce que c'est correcte ?
Pour le moment en A est ce que c'est ok ou c'est faux ?
OK pour le volume
Concernant le moment : tu as un problème de signe : les vecteurs OB et ey sont de même sens.
Cette erreur se retrouve intuitivement sans calcul. On voit bien que la force F appliquée en A tend à faire tourner les pédales dans le sens négatif, puisque le sens positif de rotation est imposé par l'orientation du vecteur ez.
Pour la suite, il faut ajouter aux deux forces déjà étudiées :
*la force motrice
*la force de frottement Ft définie par l'énoncé.
Puisque le mouvement de l'ensemble (vacancier-pédalo) est rectiligne et uniforme, la résultante des forces est nulle. Puisque la somme des deux forces verticales est le vecteur nul , la somme des deux forces horizontales est aussi le vecteur nul.
la force motrice c'est Fpied c'est ça ?
Pas exactement, même s'il est exact que cette force, ainsi que la force exercée par le vacancier sur l'autre pédale, sont responsables de l'avancée du pédalo. En quelques mots : le vacancier exerce sur les pédales deux forces qui font tourner une hélice ou une roue à aubes. A cause de cette rotation, l'eau exerce sur le pédalo une force qui le fait avancer, celle que j'appelle la force motrice, de vecteur
Pour la question 7, tu pourras considérer le système de propulsion (hélice ou roue à aubes) suffisamment efficace pour que le travail de la force motrice soit égal au travail fourni par les forces exercées par le vacancier sur les pédales.
Ah d'accord , par rapport à votre message:
OK pour le volume
Concernant le moment : tu as un problème de signe : les vecteurs OB et ey sont de même sens.
Cette erreur se retrouve intuitivement sans calcul. On voit bien que la force F appliquée en A tend à faire tourner les pédales dans le sens négatif, puisque le sens positif de rotation est imposé par l'orientation du vecteur ez.
Pour la suite, il faut ajouter aux deux forces déjà étudiées :
*la force motrice
*la force de frottement Ft définie par l'énoncé.
Puisque le mouvement de l'ensemble (vacancier-pédalo) est rectiligne et uniforme, la résultante des forces est nulle. Puisque la somme des deux forces verticales est le vecteur nul , la somme des deux forces horizontales est aussi le vecteur nul.
J'ai trouvé
Dans ces conditions, l'eau présente un coefficient de frottement dynamique de
Tu ne sembles pas avoir bien lu cette partie de l'énoncé. Elle te permet d'obtenir très simplement
Attention ensuite à l'application du principe fondamental de la dynamique à l'ensemble {pédalo-vacancier}. Seules les forces extérieures sont à prendre en compte, c'est à dire les forces exercées sur cet ensemble par le milieu extérieur (l'eau du lac et la terre).
Les forces exercées par le vacancier sur les pédales du pédalo sont des forces intérieures, c'est à dire des force exercées par une partie du système étudié sur une autre partie du même systèmes. Elles ne sont pas à prendre en compte dans l'application de la relation fondamentale de la dynamique au système {pédalo-vacancier}.
Une fois cette remarque très importante bien assimilée, tu pourras reprendre mes messages du 23-12-19 à 18:48 et du 25-12-19 à 00:00.
Si je l'ai lu mais comme on me dit qu'il faut que je l'exprimer par rapport à mp et mv c'est pour ça que je pensais qu'il fallait utiliser une relation liant Ft et les poids du pédalo et du vacancier 
Et si j'ai bien compris votre message je ne doit pas prendre en compte Fpied (force intérieur) par contre F(force motrice ) oui car elle au contraire c'est une force extérieure c'est bien ça ?
et je sais aussi que Ft=
d*N après je dois trouver à quoi correspond N ? ou l'exprimer en fonction du poids du vacancier et du pédalo pour réussir à avoir une expression de Ft comme on me demande ?
La force de vecteur est tout simplement la poussée d'Archimède qui compense le poids. La norme N de ce vecteur force est donc égale au poids total de l'ensemble {pédalo-vacancier}.
WFp=Fp*dl=50*100=5000m Oui. Pour bien comprendre, il serait intéressant de faire un schéma où seraient représentées les quatre forces extérieures ainsi que le vecteur vitesse.
Le vecteur vitesse est un vecteur horizontal. C'est de lui que dépend les sens des vecteurs forces horizontaux. La force Ft est une force de frottement ; son sens est le sens opposé du sens du vecteur vitesse. En revanche la force motrice...
Pour le travail : je croyais déjà avoir expliqué la situation en fin de message du 25-12-19 à 00:00...
Et petit aparté vis à vis du problème à quoi me sert les volumes du flotteurs que l'on me donne , je me posais la question parce que est ce que ça n'influencerai pas le volume immergé ?
Non ! Tu dois considérer que le travail fourni par le vacancier est égal au travail de la force de poussée qui se calcule directement puisque la force est constante et colinéaire au déplacement rectiligne :
W=F.d
si d est la distance parcourue.
Relis bien mes messages précédents ! Une fois de plus : Fp est une force intérieure au système étudié !
L'énoncé fournit le volume des flotteur. Cela permet à l'étudiant de vérifier que le volume immergé qu'il a calculé est bien inférieur au volume des flotteurs.
D'accord je crois avoir compris (enfin espérons) , en faite la force de poussée correspond à la force motrice, d'après les messages précédent F=-Ft donc d'après la question 6 je peux calculer Ft , après avoir calculer Ft j'applique la formule W=Ftd avec d=100 m est ce que c'est bon cette fois-ci ? 
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