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Mobile tiré par un contrepoids

Posté par
sasha1
25-11-09 à 14:34

Bonjour, voilà j'ai un peu de difficulté à faire cet exercice sur les forces (surtout pour les calculs, je ne vois pas comment faire).
Merci d'avance pour votre aide.

Sur un aérobanc, incliné d'un angle par rapport à l'horizontale, un mobile de masse M est entraîné dans un mouvement ascendant par un contrepoids de masse m. Le mobile et le contrepoids sont reliés par un fil inextensible de masse négligeable qui passe dans la gorge d'une poulie de masse négligeable.
La position du mobile est repérée sur un axe x'Ox par l'abscisse x de son centre d'inertie, l'origine O étant prise au centre du capteur. Un dispositif informatisé relève les abscisses; après calcul des vitesses instantanées, on obtient le graphe V=f(t) (voir image)

Questions:

A) Etude de l'enregistrement V=f(t)
Déterminer:
1- la nature du mouvement du mobile (le mouvement est rectiligne ralenti)
2- la vitesse à la date t=0 (environ 0,4 m/s)
3- la variation de vitesse V entre les instants 0 et 0,02 sec. (???)

B) Etude du contrepoids
1- Faire, dans un référentiel terrestre, le bilan des forces exercées sur le contrepoids. On note F la force de rappel du fil sur le contrepoids (il y a le poids et la tension du fil)
2- En utilisant la deuxième loi de Newton, déterminer le sens et la direction de la somme vectorielle de ces forces (??? faut-il calculer le poids du contrpoids ?)
3-Représenter ces forces sur un schéma sans soucis d'échelle.

C) Etude du mobile
1- Faire le bilan des forces appliquées sur le mobile. On note F la force exercée par le fil sur le mobile. (il y a le poids, la tension du fil et l'action du plan)
2- En utilisant la deuxième loi de Newton, déterminer le sens et la direction de la somme vectorielle de ces forces (même problème)
3- Représenter ces forces sur un schéma sans soucis d'échelle.

Données: M=50,4g ; m=20g ; g=9,81N/kg ; =7°

Mobile tiré par un contrepoids

Posté par
lulu3324
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 14:41

Bonjour, qu'est-ce que tu proposes comme réponses pour chaque question?

Posté par
sasha1
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 14:54

je les ai mises entre parenthèses ^^ mais je ne sais pas si c'est ça.

Posté par
lulu3324
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 15:05

ah excuse moi je n'avais pas vu !

A)1) non normalement le mouvement est rectiligne et uniforme.
  2) ok
  3) V = V(t=0.02s) - V(t=0s) d'où V=?

B)1) ok (remarque ce n'est pas la force de rappel du fil : c'est la tension du fil)
  2) non pas besoin de calculer le poids de la masse m(éh éh joliment dit). tu sais que la masse m tombeet entraine le mobile donc comment est la norme du vecteur P par rapport à celle de T? Dans quel sens sont P et T ?

C)1) Ok
  2) (on verra après)

Posté par
sasha1
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 15:40

Alors, tout d'abord merci beaucoup de ton aide.

A) 3- 0.4-0.4=0

B) 2- le vecteur P est vers le bas, et le vecteur T vers le haut, elles sont donc nulles et cela vérifie la loi de Newton ? est-ce ça?

Posté par
J-P
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 15:46

Attention lulu3324, tu te trompes dans le A1.

A)

1)

Sur le graphe, ce sont les vitesses en ordonnées et par des positions.

Le mouvement du mobile est donc uniformément accéléré (puisque la vitesse augmente "régulièrement" avec le temps).

Et d'après le reste de l'énoncé, on peut conclure que le mouvement est rectiligne.

Le mouvement du mobile est donc rectiligne uniformément accéléré.
-----
2)
v(0) = 0,38 m/s
-----
3)
Delta V = 0,64 - 0,38 = 0,26 m/s
-----
B)

1)
P : Poids du contrepoids : vertical vers le bas.
T : Tension de la corde : verticale vers le haut

2)
La somme vectorielle est vecticale et dirigée de haut en bas.
Sa norme = |P| - |T|
-----
...

Sauf distraction.  

Posté par
sasha1
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 16:01

Merci beaucoup de ton aide J-P mais pour la A)3- c'est la variation entre les instants 0 et 0,02 et non pas 0,2 ^^
mais une question, à quoi servent les données car je ne vois vraiment pas ce qu'il faut calculer...

Posté par
J-P
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 16:33

Comme c'est entre t = 0 et t = 0,02 s, on peut mesurer le delta de vitesse sur le graphe entre ces 2 valeurs de temps, mais la précision sera déplorable.

Comme on constate que la variation de vitesse est une constante (v(t) est qusi une lgne droite sur le graphe), on évalue les vitesses entre entre t = 0s et t = 0,2 s et on divise le delta v trouvé par 10.

--> au final : Delta V = 0,26/10 = 0,026  m/s (entre t = 0 et t = 0,02s)
-----
Pour ce qu'on peut faire avec toutes ces mesures ...

S'il n'y a pas (ou très peu) de frottement entre le chariot mobile et le support, on pourrait par calcul (à partir des valeurs des masses et de la pente du support) calculer ce que devrait valoir la variation de vitesse du mobile.
Et ensuite la comparer avec le relevé des mesures qu'on a sur le graphique.

Et s'il existe des frottements, on pourrait même alors calculer la valeur de la force de frottement en combinant des calculs et les relévés expérimntaux.

Mais je ne sais pas si c'est le but final de l'exercice (dans la suite qu'on n'a peut-être pas ici dans l'énoncé).



Posté par
sasha1
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 16:33

Faut-il utiliser les cosinus et les sinus ?

Posté par
J-P
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 16:42

Faut-il utiliser les cosinus et les sinus ?

Pas dans la partie d'exercice qu'on t'a donné.

On te demande de citer les forces qui agissent par exemple sur le mobile et de préciser leur direction et leur sens.
Et aussi de préciser la direction et le sens de la résultante de ces forces.

... Mais on ne te demande pas d'en calculer la norme.

Exemple pour la réaction du support sur le mobile, comme le mobile est sur un aérobanc, on suppose les frottements nuls.
--> La réaction du support sur le mobile est normale au support et dirigée vers le haut.

A toi pour les 2 autres forces : Poids du mobile et traction dans la corde. ...

Il faudra aussi un peu réfléchir sur la direction et le sens de la résultante de ces 3 forces, mais tu devrais y arriver sans trop de difficulté.

Posté par
sasha1
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 16:53

je pense que le schéma des forces est celui-ci.
ensuite pour le poids du contrepoids, il est de 0,196N; pour celui du mobile il est de 0,494N

Mobile tiré par un contrepoids

Posté par
J-P
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 17:00

Cela répond donc à la question C3 (le dessin)

Il reste à complèter les réponses à la question C2.


Poids : direction et sens ...
T : direction et sens ...
Réaction du support : direction et sens ...

Résultante de R, T et Poids : direction et sens ...

Posté par
sasha1
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 17:12

poids: direction: verticale
       point d'application: centre de gravité G
       sens: vers le bas

T: point d'application: extrémité du mobile
   direction: parrallèle au plan incliné

R: sens: vers le haut
   direction: verticale et perpendiculaire au plan

Posté par
J-P
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 17:24

R n'est pas verticale
Elle est perpendiculaire au plan incliné.

Il reste ensuite à trouver la direction et le sens de la résultante de la somme vectorielle du poids de T et de R.

Posté par
sasha1
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 17:33

j'avoue que là, je n'y arrive pas du tout :s j'ai beau faire un schéma...

Posté par
J-P
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 17:50

Pas de schéma à faire, juste un peu de réflexion.

Le mobile a une mouvement rectiligne uniformément accéléré.

Quel est alors la direction et le sens de son vecteur accélération ?

Et comme la résultante F des forces sur le mobile est \vec{F} = m.\vec{a}, les vecteurs F(résultante des forces sur le mobile) et le vecteur a ont les mêmes directions et les mêmes sens ...

Posté par
sasha1
re : Mobile tiré par un contrepoids 25-11-09 à 18:26

le vecteur vitesse du mobile ne varie pas donc la résultante des forces est nulle.
La direction de son vecteur accélération est parallèle au plan

Posté par
J-P
re : Mobile tiré par un contrepoids 26-11-09 à 09:18

Attention, il ne faut pas faire de la physique en répétant des phrases apprises par coeur, mais sans en comprendre le sens

Ton dernier message tend à montrer que tu ne comprends pas.

Tu écris :

Citation :
le vecteur vitesse du mobile ne varie pas donc la résultante des forces est nulle.

C'est complètement faux.

Comment peux-tu dire que le vecteur vitesse du mobile ne varie alors que le graphe de l'énoncé te montre que LA VITESSE AUGMENTE AU COURS DU TEMPS ?



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