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Mouvement circulaire

Posté par
Sacko
16-11-18 à 18:29

Bonjour, bonsoir tout le monde j'ai un exercice que j'ai pas totalement compris du coup je cherche de l'aide.

Voici l'exercice:

Deux coureurs parcours une piste circulaire chacun d'eux ayant une vitesse constante. Partant simultanément de deux points A et B diamétralement opposés et se déplace en sens contraire.
Ils se croisent une première fois en M à 40m de B et une seconde fois en P à 20m de A.
Sachant qu'il s'est écoulée 20 secondes entre les deux croisement, on demande :

1)La longueur de la piste circulaire.
2)La vitesse de chaque coureur.

____

***Topic aéré***

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 16-11-18 à 19:40

Voici la manière dont j'ai compris .on prend les équations de A et B:  xA=vAtA et xB =vBtB,,,au premier croisement, on a : xB=vBtB+40 =vAtA==>ta=tB=tr1==>tr1=40/(vA-vB) (1) .au second croisement, on a :xA=vAtA+20=vBtB où tA=tB=tr2==>tr2=-20/(vA-vB) (2) or les 20s=tr1-tr2==>(vA-vB)=3.   C'est là que je suis bloquer. Veuillez m'aider pour la suite.

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 16-11-18 à 19:52

Pourrais-tu préciser ce que représentent  xA, vA, tr1, etc ?

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 16-11-18 à 20:04

xA est la distance parcourue par le premier coureur.  tr1 est le temps de croisement du premier croisement , vA est la vitesse du premier coureur. XB  est la distance parcourue par le second coureur, vB est la vitesse du second coureur et  tr2 est  le temps de croisement du second croisement

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 16-11-18 à 21:04

D'accord. On a donc pour le premier croisement (en M) :
xA = vA*tr1 = . . .
xB = vB*tr1 = 40 .

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 16-11-18 à 23:12

Merci mais maintenant comment pourrai-je déterminer la longueur de la piste circulaire ainsi que les vitesses ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 10:38

As-tu bien écrit toutes les équations ?

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 10:46

Bon pour ces équations je  l'est fait de la manière dont j'ai compris le sujet .mais je ne sais pas si j'ai commis d'erreur ou pas .c'est ce qui fait que je suis bloquer.

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 11:02

Pourrais-tu montrer les équations que tu as écrites ?

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 11:06

Voici les équations : l'équation du premier coureur qui part de A:xA=vAtA..l'équation du second coureur qui part de B:xB=vBtB. C'est sont ces deux équations que j'ai utilisé

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 11:26

Tu ferais mieux de compléter les équations que j'avais ébauchées à 21h04.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 11:32

OK si je prenais, : xA=va*tr1 et xB=vB*tr2=40.pour le premier croisement. Et xA=vA*tr2 =20 et xB=vB*tr2 pour le second croisement. Comment pourrai-je maintenant répondre au différentes questions ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 12:03

Le premier croisement a lieu au temps  tr1 . La deuxième équation doit donc être rectifiée ainsi :  xB = vB*tr1 .
Par ailleurs, je te conseille d'exprimer  xA  en fonction du périmètre P du cercle.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 12:16

OK je sais que le périmètre du cercle=π*r avec r=diamètre divisé par 2 .maintenant comment pourrai-je avoir le rayon du cercle. ? Pour écrire que xA=va*tr1=π*r? Est ce comme ça qu'on exprime xA en fonction du périmètre ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 13:03

Le rayon de la piste n'est pas demandé, seulement sa longueur. Donc  P  suffit.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 14:13

OK maintenant si vous  me donnait les équations à combinées  pour la résolution, je s'aurai me débrouiller je pense.

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 14:42

Ne peux-tu compléter ma première équation de 21h04 ?

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 14:54

Non parce-que je me demande si j'applique la même méthode pour le second croisement pour obtenir :
xA=vA*tr2=?20
xB=vB*tB
comment m'en sortir pour la suite ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 15:05

Pour le moment, il s'agit du premier croisement.
Dans cette première équation, il y a  xA , que tu pourrais exprimer en fonction du périmètre  P  de la piste.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 15:10

OK mais comment exprimé xA en fonction du périmètre P du cercle sachant que le périmètre du cercle est pi*rayon ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 15:31

Pas besoin du rayon, seulement du périmètre.
As-tu fait une figure ?

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 15:38

Oui mais sur la feuille parce-que j'ai pas d'ordinateur actuellement et je ne peut pas reproduire le schéma dans mon téléphone pour vous le monté. Mais de même voici c'est que je vient de tenter :
1er croisement :
xA=vA*tr1= π*D (en fonction du périmètre) et
xB=vB*tr1=40. Veuillez m'aider pour la suite.

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 15:59

Celui qui part de B couvre bien 40 m de B à M : xB = 40 .
Le parcours de celui qui part de A est l'arc AM. Quelle est sa longueur  xA  en fonction du périmètre P de la piste ? (un simple coup d'oeil sur la figure permet de répondre)

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 16:14

OK après observation,voici ce que j'ai eu :xA=l'arc(AM)+k(2πr),k€Z .est ce bon?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 17:34

Certes, mais on a ensuite  AM = AB - BM = . . . .

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 17:46

OK maintenant comment combiné l'équation du premier coureur et celle du second coureur pour répondre aux questions ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 17:58

Tu ne complètes pas mon dernier message (en introduisant le périmètre) ?

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 18:16

Désolé voici c'est que j'ai eu :
AM=AB-BM
        =(1/2)*P-BM
       =(1/2)*(2πr)-BM
       =πr-BM
Or:BM=xB=40==>
AM=(πr-40)
Est ce vrai ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 18:38

Donc  xA = P/2 - 40 (pas besoin de  r).

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 18:43

OK  maintenant comment pourrai-je combiné les équations du premier croisement ? qui sont les suivantes :
xA=P/2-40=vA*tr1
xB=vB*tr1=40

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 19:09

Voilà donc les deux équations concernant le premier croisement.
Reste à écrire des équations analogues pour le second croisement. Tu pourrais appeler  x'A  et  x'B les distances parcourues par les deux coureurs jusqu'au point P.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 19:34

OK voici c'est que j'ai eu jusqu'au point P:
x'A=v'A*tr2=20
x'B=l'arc(AP)+k(2πr)
       Or: AP=AB-BP
                      =P/2-P/3
                      =P/6==>
x'B=AB-BP
       =P/6=v'B*tr2
   Est que cela est vrai ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 19:49

Non.
Le coureur parti de B est passé par M et A avant d'atteindre P.
Le coureur parti de A est passé par M et B avant d'atteindre P.
Détermine en conséquence les distances parcourues x'A et x'B.
Note que l'emploi de  v'A et v'B est inutile, car les vitesses des coureurs sont toujours les mêmes : vA et vB.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 20:08

OK reverifies ça aussi :
x'A=v'A*tr2=AM+MB+BP
                            =AB-MB+MB+BP
                            =P/2+BP
et
x'B=v'B*tr2=BM+MA+AP
                          =40+AB-BM+20
                          =60+P/2-40
                          =20+P/2

Est ce bon ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 20:23

x'B : oui (avec vA).
x'A : tu peux exprimer BP en fonction de P.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 21:02

OK pour exprimé BP,voici comment j'ai
Fais :

BP=BA-AP
       =  P/2-20
Est ce bon ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 21:03

Oui.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 21:05

OK maintenant qu'on a quatre équations, comment répondre aux différentes questions ?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 21:14

Il y a une cinquième équation à écrire (relis la fin de l'énoncé).
D'où un système de cinq équations à cinq inconnues : tr1, tr2, vA, vB et P , à résoudre.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 21:26

J'ai relis mais je n'est aucune idée de la determination de la cinquième équation .

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 21:42

20 secondes entre les deux croisements . . . .

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 21:47

Donc cela signifie que :
20 s=tr1-tr2
Est ce ça la dernière équation?

Posté par
Priam
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 22:10

A peu près. Comme tr2 est évidemment supérieur à tr1, je l'écrirais plutôt  tr2 - tr1 = 20 .

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 22:15

OK comme ça je veut réunir toutes les équations pour pouvoir trouver les inconnues.

Posté par
odbugt1
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 23:28

Bonjour Sacko et Priam

Je crois, pour avoir survolé rapidement vos échanges que ce que vous appelez tr2 est une durée égale à 20s puisque l'énoncé dit :
"il s'est écoulé 20 secondes entre les deux croisements".
Dans ce cas il ne reste que quatre inconnues.

---------------------------------------------------------------------------------------------

D'autre part je propose une autre approche pour résoudre cet exercice :

Soit " L " la longueur d'un demi-tour de piste.
J'appelle "première phase" celle qui s'étend depuis le départ des coureurs jusqu'au premier croisement  et "deuxième phase" celle qui va du premier au second croisement.

Pendant la première phase les coureurs ont parcouru à eux deux un demi-tour de piste ce qui a nécessité une durée θ1
Pendant la deuxième phase les coureurs ont parcouru à eux deux un tour de piste entier ce qui a nécessité une durée  θ2=20s (durée entre les deux croisements)
Les vitesses étant constantes on en déduit que θ1= θ2/2 =10s
Le coureur parti de B qui a parcouru 40m en 10s a donc une vitesse de 4m/s
Pendant la même durée, l'autre coureur parti de A a parcouru (L-40) m

Sur l'ensemble des deux phases les coureurs ont parcouru à eux deux 1,5 tour de piste soit une distance de 3L
Ils se croisent alors au point P à 20m de A
Deux cas sont à envisager suivant que P est situé d'un côté ou de l'autre par rapport à A :
Premier cas
: Le coureur parti de B a parcouru (L+20)m pendant que l'autre a parcouru (2L-20)m
Second cas : Le coureur parti de B a parcouru (L-20)m pendant que le plus rapide a parcouru (2L+20)m

Etude du premier cas :
D'une phase à l'autre (ou sur l'ensemble des deux phases) le rapport des distances parcourues par les coureurs reste constant donc :
40/(L-40) = (L+20) / (2L-20)
On trouve que L=100m donc que la piste a une longueur de P = 2L = 200m
Et que le coureur qui a parcouru (L-40)m en 10s a donc une vitesse de 6m/s

Le second cas se traite de la même manière.

Posté par
Sacko
re : Mouvement circulaire 17-11-18 à 23:49

Oui bonjour odbugt1
Merci d'avoir contribué à cette résolution.



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