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physique: forces

Posté par Pierre48 (invité) 08-11-05 à 22:39

bonjour à tous,....
on etudie le mouvement d'une bille de verre immergée dans l'huile contenue dans une eprouvette.
1.On l'immerge totalement et on l'abandonne sans vitesse initaile.
a.Determiner les forces agissant sur la bille à l'instant ou elle été lachée.(je pensais aux forces de frottement f, au poids P, et à la poussé d'archimede ?? est ce bon ?)
b.representer ces forces.
c.comment varie le vecteur vitesse à partir de cette instant ?
(donée pr l'exos : masse volumique du verre µv=2.6g.cm3 ; rayon de la bille: 0.5cm
volume d'une shpere : 4/3PIr3;g=9.8N.kg)

merci

Posté par Pierre48 (invité)re 09-11-05 à 17:14

un peu d'aide svp ??

Posté par philoux (invité)re : physique: forces 09-11-05 à 17:17

les forces de frottements doivent être supposées nulles, je pense



Philoux

Posté par
J-P
re : physique: forces 09-11-05 à 17:28

a. OK
Il faudrait peut-etre en dire plus.

Poids: vertical vers la bas, point d'application: centre d'inertie de la bille = mg avec g l'accélération de la pesanteur et m la masse de la bille.

Poussée d'Archimède = poids du volume d'huile équivalent au volume de la bille, vertical vers le haut, point d'application: centre de gravité du volume de la bille.

Force de frottement, vertical vers le haut, elles tentent à s'opposer au mouvement de la bille et augmente avec la vitesse de la bille dans l'huile.
-----
b). dessine.
-----
c) au début, la résultante des forces poids + Archimède + frottement a une composante verticale vers le bas car le frottement est faible puisque la vitesse de la bille est faible. La bille subit donc une accélération verticale vers le bas et la vitesse de descente augmente.

Comme la vitesse augmente, les forces de frottements aussi et il vient un moment où les forces de frottements sont telles que la somme vectorielle Poids + Poussée d'Archimède + F de frottement = 0.
A partir de ce moment, la résultante des forces sur la bille est nulle et la bille a une accélaration nulle, la vitesse de descente à partir de ce moment reste constante.
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OK ?

Je te laisse faire la calcul du poids et de la poussée d'Archimède sur la bille, tu n'as pas les données suffisantes pour calculer la force de frottement en fonction de la vitesse.


Posté par eric3001 (invité)re : physique: forces 09-11-05 à 18:59

salut

pour la dernière question pour une solution vraiment générale

bilan des forces P poids Fa force d'archimède et f=Av avec A cste et v vitesse

Principe fondamentale de la dynamique P+Fa+f=ma (vectoriellement)

on projette sur l'axe ex dirigé vers le bas on a
P= mg, Fa= *Vimm*g et f= -Av (frottement opposé au mvt)

d'ou mg+*Vimm*g-Av=ma

ici le volume immergé est égal au volume total car initialement la bille est totalement immergé dans l'huile

d'ou mg+*V*g-Av=ma

on a ici une équation différentielle du premier ordre à coef constant avec second membre pour la vitesse

je ne pense pas que ce soit la le vrai élémént de la réponse car c un niveau plus élevé (à moins que vous le faites maintenant au lycée)

sinon on ne prend pas en compte les frottements et alors on a

mg+*V*g=ma

en intégrant par rapport au temps on a

(m+V)gt+cste=mv v=1/m*((m+V)gt+cste)

determination cste par conditions initiales à t=0 v=o d'ou cste=0

Finalement le vecteur vitesse croit avec le tps dans le cas ou les frottement sont négligées. Elle dépend également des caractéristiques du syst V et

Voila j'espère t'avoir satisfait dans ma rep

PS : dans le cas ou frottement pris en compte on résoud l'équation diff et on a une solution de la forme v=g/A(m+V)*(1-exp(-At/m))
dans ce cas la vitesse va tendre vers une valeur constante pour t et v(limite)=g/A(m+V)

Posté par eric3001 (invité)re : physique: forces 09-11-05 à 19:00

ecuse je viens de voir g oublié un signe - pour la force d'archimède
dsl mais ça ne change pas grand chose il suffit de le rajouter

Posté par eric3001 (invité)re : physique: forces 09-11-05 à 19:01

une dernière chose m=*V

Posté par Pierre48 (invité)re 09-11-05 à 23:37

je n'arrive pas du tout à obtenir la valeur de P et de la pooussé d'archimede....merci bcp

Posté par
J-P
re : physique: forces 10-11-05 à 09:55

Volume de la bille: V = (4/3).Pi.R³ = (4/3).Pi.(0,5)³ = 0,52 cm³

Masse de la bille: m = V.µv = 0,52 * 2,6 = 1,36 gramme = 1,36.10^-3 kg

Poids de la bille : P = mg = 1,36.10^-3 * 9,8 = 0,013 N
---
Pour calculer la poussée d'Archimède, on a besoin de la masse volumique de l'huile qui n'est pas donnée.


masse de 0,52 cm³ d'huile= 0,52 * µh (masse en gramme avec µh en g/cm³)

Poids de 0,52 cm³ d'huile = 0,52.10^-3 * µh * 9,8 = 0,0051.µh N

Donc la poussée d'Archimède sur la bille est  0,0051.µh N

Ordre de grandeur pour µh = 0,9 g/cm³

--> Ordre de grandeur de la poussée d'Archimède sur la bille = 0,0046 N
-----
Sauf distraction.  



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