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Niveau première
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physique: énergie cinétique (2)

Posté par
illuvatari
28-02-07 à 18:51

voila, c'est le dernier exo d'entrainement au test de physique que je n'arrive pasà résoudre, alors encore une fois, toute aide sera la bienvenue!

Une voiture de masse M = 800 kg ets lancée à la vitesse de valeur v = 108km/h aborde, moteur coupé, une côte rectiligne de pente 5% (la route s'élève de 5m pour un parcours de 100m sur la route).

a. A quoi est égale la pente p de la route par rapport à l'angle a qu'elle forme avec l'horizontale ?
b.Quelle distance la voiture parcourt-elle dans la côte avant de s'arrêter :
-si l'on néglige toutes les forces de frottements et de résistance à l'avancement susceptibles de la ralentir;
-si l'on suppose que toutes ces forces de frottement et de résistance à l'avancement sont modélisables par une force F constante, parallèle à la route, en sens inverse du mouvement et de valeur F = 150 N

Données : g = 9,8 N/kg

Posté par Anouck7 (invité)re : physique: énergie cinétique (2) 28-02-07 à 19:03

a. pente p = sin a  = 5/100 = 0,05
b. pas de frottement : 2 forces : poids p et réaction du sol R
en descente le travail du poids est moteur : WP(A-->B) = + mg AB sin a.
R, perpendiculaire au déplacement (car pas de frottements) ne travaille pas.
énergie cinétique initiale nulle ; énergie cinétique finale : ½mv²
la variation d'énergie cinétique vaut DEc= ½mv²-0 = ½mv².
Le théorème de l'énergie cinétique s'écrit alors : ½mv² = mg AB sin a.
v² = 2g AB sin a = 2*9,8*1000*0,05 = 980 ; v = 31,3 m/s.

avec frottement : 1 force supplémentaire : frottements F
travail résistant des frottement WF(A--> B) = -F AB
la variation d'énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces : ½mv² = -F AB +mg AB sin a.
v² = 2 AB( - F/m + gsin a) = 2000*(-150/800+9,8*0,05)= 605 ; v = 24,6 m/s.

Posté par
illuvatari
? 28-02-07 à 21:40

pourquoi uilises-tu sin a et non cos a?

le travail de la force doit être :
Wab (P)= P*AB*cos angle(en degré).

ensuite, je n'ai pas compris pourquoi (comment sais-tu) que l'énergie cinétique initiale est nulle?

sinon, je pense avoir compris le reste...

répondez vite svp! c'est urgent!

Posté par
illuvatari
re? 28-02-07 à 21:43

désolé, mais je me rends compte de plus que tu as calculé les vitesses et non la distance parcouru dans chaque cas (avec et sans frottements) avant que la voiture s'arrête.

répondez vite svp!

PS: pardon pour le double post mais je n'ai pas trouv comment éditer un post!

Posté par wissaf_gym (invité)re : physique: énergie cinétique (2) 28-02-07 à 21:47

energie cinétique initiale car le moteur est coupé quand la voiture aborde la cote (donc v=0)

Posté par wissaf_gym (invité)re : physique: énergie cinétique (2) 28-02-07 à 21:50

si tu as la vitesse tu pourra trouver la distance
(v(finale)^2)-(v(initiale)^2)=2a(x(finale)-x(initiale))

Posté par wissaf_gym (invité)re : physique: énergie cinétique (2) 28-02-07 à 21:52

dsl mai je ne croi pa ke le travail de "anouck" est correct:
comment tu explique que la vitesse n'est pa nul quand la voiture s'arrète???

Posté par Anouck7 (invité)re : physique: énergie cinétique (2) 28-02-07 à 21:54

Exucuse moi je me suis trompée de problème je reprend tout :

pas de frottement : en montée le travail du poids est résistant :
WP(A-->B) = -mg AB sin a.
l'angle entre le vecteur poid et le déplacement est de 90+a.
et cos (90+a)= - sin a
R, perpendiculaire à la vitesse ne travaille pas.
énergie cinétique initiale : ½mv² avec v = 108/3,6 = 30 m/s
la vitesse finale étant nulle, l'énergie cinétique finale est nulle et la variation d'énergie cinétique vaut DEc= 0-½mv² = -½mv².
Le théorème de l'énergie cinétique s'écrit alors : -½mv² =-mg AB sin a.
½v² = g AB sin a soit AB = 0,5 v² / (gsin a ) = 0,5*30²/(9,8*0,05) = 918 m.

avec frottement :
travail résistant des frottement WF(A--> B) = -F AB
la variation d'énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces : -½mv² = -F AB -mg AB sin a.
AB = 0,5 mv² / (F+mgsin a) = 0,5*800 *30² / (150+800*9,8*0,05)= 664 m.

Posté par Anouck7 (invité)re : physique: énergie cinétique (2) 28-02-07 à 21:57

petite erreur de ma part car j'ai déjà posé cet exercice mais avec la voiture qui descendait la pente... et je demandais alors de calculer la vitesse finale.

Posté par
Aiuto
re : physique: énergie cinétique (2) 28-02-07 à 21:59

Bonsoir,

1) si a est l'angle formé par la route avec l'horizontale
alors comme cela t'a été indiqué sin(a)=5/100 (fais un dessin, place l'angle a et applique que dans un triangle sin= cote opposé/hypothenuse)

2) Anouck7 a fait l'inverse. la voiture a une vitesse initiale v=108 km/h non nulle et en grimpant la cote moteur coupé finit par s'arreter après une certaine distance.
Quand la voiture s'arrete sa vitesse est nulle et donc son energie cinetique. Il n'y a en effet que le poids qui travaille mais c'est un travail resistant donc negatif
Ecf-Eci=-mgABsin(a) si AB est la distance parcourue
Or Ecf=0 (voiture arretée)
Eci= 1/2mv2
On retrouve alors l'égalité de Anouck7
v2=2gABsin(a)=2gABp

Soit AB= v2/(2gp)= (108*1000/3600)2/(2*9,81*0,05)

donc AB=917,4 m

Posté par
illuvatari
sd 28-02-07 à 22:11

pourquoi l'énergie cinétique initiale n'est-elle pas nulle?

Posté par wissaf_gym (invité)re : physique: énergie cinétique (2) 28-02-07 à 22:12

car v n'est pa nulle

Posté par
illuvatari
gnb 28-02-07 à 22:12

car la voiture avance à 108 km/h.
désolé, je répond à mes propres questions^^

Posté par
illuvatari
svp 28-02-07 à 22:14

pouvez vous répondre à mon autre exercice s'il vous plait?
(merci beaucoup pour toutes vos réponses à cet exercice, mais l'autre n'est toujours pas résolu!



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