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Niveau licence
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Mouvement d'un objet positif ou négatif

Posté par
Niakata
01-01-23 à 15:03

Bonjour, j'ai un petit problème je n'arrive pas à savoir lorsque g et a sont positifs ou négatifs, voici deux exercices déjà corrigé où je ne comprends pas :

Exercice 1 :
Une bille, assimilée à un point, est lancée dans une gouttière inclinée
et la remonte. Dans le repère (O, ex), (ascendant) choisi selon sa
trajectoire, à la date t = 0, le point occupe la position M0 (x0 = 5 m)
et a une vitesse vec(v0) = v0 ex. Il est soumis à l'accélération vec(a) = a ex

Sur ce corrigé, j'ai noté que  vx(t)=at+v0 et le vecteur a est dans le sens opposé au vecteur vitesse et donc opposé à l'axe x, donc puisqu'il est opposé, on devrait avoir vx(t)=-at+v0 et non  vx(t)=at+v0 ?

2)Un skieur, assimilable à un corps ponctuel de masse m, s'élance
sans vitesse initiale depuis le haut d'une piste O1 sur un tremplin de saut à ski . On suppose qu'il glisse sans frottement sur une
distance d = O1A, sur la piste inclinée d'un angle α par rapport à
l'horizontale. Puis le skieur saute en A suivant une direction β par
rapport à l'horizontale. Au point A de hauteur h par rapport au sol,
le skieur possède une vitesse de norme v. Il atterrit au sol au point B.
On négligera l'influence de la courbure de la piste autour du point
A. On négligera de plus tous les frottements dans l'air. On choisit un repère le long du tremplin avec pour origine le point O1
d'où part le skieur sans vitesse initiale à t = 0.


J'ai noté que vec(P) + vec(N)=ma
Donc a=g sin alpha
Mais pourquoi P et g ne sont pas négatifs alors qu'ils sont vers le bas ? Parce que l'axe x n'est pas totalement horizontal ou plutôt parce que g est négatif quand on projette par rapport à l'axe des y quand x est totalement horizontal ?

Merci d'avance

Mouvement d\'un objet positif ou négatif

Posté par
vanoise
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 01-01-23 à 17:09

Bonjour
Il est toujours possible d'écrire les équations haire sous la même forme :
v=a.t+vo
v,a et vo sont des valeurs algébriques : des valeurs positives lorsque le vecteur correspondant à même sens que l'axe et des valeurs négatives lorsque les sens sont différents.
Pour le problème avec l'axe incliné, je suppose que le sens de l'axe est orienté de O1 vers A. Dans ce cas, la projection du vecteur poids suivant cet axe est positive et vaut m.g.sin() : valeur positive.
Je pense qu'vant de te lancer dans la résolution de problème de mécanique niveau licence, il te faut revoir complètement les cours de première et terminale et en particulier la projection des vecteurs.
Cette fiche, en particulier les exercices corrigés, pourra peut-être t'aider : Statique et dynamique - Les lois de Newton

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 02:40

Merci pour votre réponse, mais justement dans le premier cas, le vecteur accélération est dans le sens opposé à l'axe et donc à devrait être négatif et on aurait donc -at et non at ?

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 03:25

Autre question, en plus de la précédente, pourquoi dans l'exercice 2, on a a=g sin alpha ?

Alors que l'axe est x donc c'est cos et non sin ?

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 06:09

Pareil pour cette exercice similaire :
Un objet de masse m = 100 kg est poussé sur un plan incliné d'un
angle α = 10 ◦ par rapport à l'horizontale.
1. En l'absence de force de frottement, quelle force faut-il appliquer
pour déplacer l'objet à vitesse constante ?
2. Quel travail faut-il fournir sur une distance de 20m ?
3. Même question avec la présence d'une force de frottement de
coefficient cinétique µc = 0.2.

Pourquoi dans cette exercice, on a -P sin alpha +T=0
Alors que vous m'avez dit précédemment que la projection de P est positif ?

Pouvez-vous s'il vous plait répondre à mes trois messages séparément et pas uniquement à celui-ci, ca m'aiderait vraiment à mieux comprendre s'il vous plait.

Posté par
vanoise
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 12:25

Citation :
le vecteur accélération est dans le sens opposé à l'axe et donc à devrait être négatif et on aurait donc -at et non at ?

Suppose une accélération de 2m/s2, le vecteur accélération ayant le sens opposé du vecteur unitaire \vec e_x. Tu écris toujours :
v=a.t+vo mais pour l'application numérique : a=-2m/s2
Citation :
Alors que l'axe est x donc c'est cos et non sin ?

Il n'y a pas d'erreur dans ton corrigé compte tenu de la définition de l'angle précisée sur la figure. Si tu as le temps, complète la figure en y représentant le vecteur poids et en visualisant ces deux composantes Px et Py. Cela est fait dans l'exercice corrigé du document que je t'ai fourni. Autre démonstration faite ici :  

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 12:57

Alors si dans cette exercice on a bien v=a.t+vo

Pourquoi dans cette exercice, on a v=-a.t+v0 (toujours selon le corrigé) :
Un véhicule se déplace sur une route rectiligne horizontale avec une vitesse constante v0 ex. Le conducteur freine jusqu'à l'arrêt complet : cette phase de freinage est assimilée à un mouvement uniformément
retardé dont la durée est τ . On note la distance D la distance parcourue par le véhicule durant cette phase.

Posté par
vanoise
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 14:21

Écrire dans tous les cas : v=a.t+vo suppose que "a" désigne la valeur algébrique, c'est à dire la composante du vecteur suivant \vec e_x qui peut être positive ou négative suivant le sens du vecteur \vec a.
Je reprends l'exemple de mon message précédent du 02-01-23 à 12:25 : j'ai écrit v=a.t+vo avec a=-2m/s2. Évidemment, on pourrait décider de noter "a" non pas la valeur algébrique comme cela se fait le plus souvent, mais la norme du vecteur accélération. On aurait alors a=2m/s2 et il faudrait écrire, pour retomber sur un résultat correct : v=-a.t+vo mais je ne recommande pas cette méthode : elle conduit à retenir tout un tas de formules différentes selon les sens des vecteurs. Il est beaucoup plus simple de retenir une seule formule générale avec les valeurs algébriques. C'est la méthode très habituellement utilisée dans l'enseignement secondaire et tu postes au niveau enseignement supérieur ???
Voir ici par exemple :

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 16:22

Je crois que je ne suis pas sur de comprendre (et que j'ai beaucoup de mal avec la projection et les signes en cinématique/dynamique...), ce sont bien des exercices de  l'enseignement supérieur (en L1 de physique-chimie)

Si v=a.t+vo suppose que "a" désigne la valeur algébrique, pourquoi dans les deux exercices on a pas mis les deux fois v= a.t+vo ? Dans les deux cas, l'accélération est dans le sens inverse de l'axe, donc on devrait avoir exactement la même formule.

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 17:14

D'autant plus que lors d'un examen, si je mets -a ou a, le résultat est différent donc je peux ou ne pas avoir de points ? Et si ca revenait au même, le professeur n'aurait pas mis deux choses différentes ?

J'ai aussi une autre question s'il vous plait (toujours par rapport à une posé précedemment...), je comprends que la norme d'une force est positive ou négative en fonction de si la projection de son vecteur est dans le même sens que l'axe sur lequel il est projeté. Mais qu'en est-il lorsque le plan est incliné ?

Dans mon cours, il y a un schéma qui ressemble à ca (figure 1) et dans un exercice un schéma qui ressemble à ca (figure 2 qui est aussi le schéma envoyé précédemment), désolé pour la qualité du dessin : Pourquoi dans l'un des cas on a -P et dans l'autre +P ?

Mouvement d\'un objet positif ou négatif

Posté par
vanoise
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 02-01-23 à 18:10

Citation :
on a pas mis les deux fois v= a.t+vo ?

Parce que l'auteur de ta correction ne respecte pas, à tort à mon avis, la convention habituelle qui consiste à algébriser les grandeurs. J'ai déjà expliqué cela longuement me semble-t-il...
Citation :
je comprends que la norme d'une force est positive ou négative

Une norme négative ! Tu vas faire hurler ton professeur de mathématique !
Concernant les deux figures : figure 1 : la composante du vecteur poids sur x est une valeur négative ; figure 2 : la composante du vecteur poids est une valeur positive. Tu vois bien que l'axe des x n'a pas le même sens dans les deux cas !

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 03-01-23 à 01:37

Ah d'accord merci, je crois comprendre. Merci pour votre aide !

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 03-01-23 à 04:52

Par ailleurs, auriez vous s'il vous plait, un lien expliquant comment projeter les vecteurs en fonction des axes ? Surtout lorsqu'il y a des cos/sin... Je crois aussi que mon problème est qu'au lycée, on apprenait comme vous aviez dit, par cœur les formules et cette année  je fais les exercices sans "recracher" des formules bêtement apprises...

Posté par
vanoise
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 03-01-23 à 13:36

Ce document devrait t'aider :

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 03-01-23 à 17:49

D'accord merci  je regarderais ça.

Je voulais revenir rapidement sur l'histoire du -1, a…Donc quand c'est négatif on note comme ceci ? :
a=-||vec(a)||.vec(ex) ?

Et donc on ne fait pas apparaît le - mais si on a une application numérique, il ne faudra pas oublier de mettre - tout les a de la formule ?

Posté par
vanoise
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 03-01-23 à 18:29

Oui. On raisonne comme en mathématiques avec les coordonnées d'un vecteur :
On écrit, par exemple :

\overrightarrow{V}=v_{x}.\overrightarrow{e_{x}}+v_{y}.\overrightarrow{e_{y}}
avec vx et vy qui peuvent être des valeurs positives ou des valeurs négatives.

Posté par
Niakata
re : Mouvement d'un objet positif ou négatif 03-01-23 à 18:31

Merci beaucoup !



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