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Niveau seconde
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Physique - Lois de Newton - Fusil

Posté par kiki02 (invité) 09-05-07 à 19:45

Bonjour,

J'ai un petit exercice à faire et que malheureusement je n'arrive pas résoudre. Si vous avez une piste .....
Mon livre me donne comme réponse  a)3857 N b) 0.0023 s

Enoncé :
La masse d'une balle de fusil est de 15 g. Elle sort du canon long de 70 cm avec une vitesse de 600 m/s. Considérant les frottements négligeables, calculez :
a) l'intensité de la force de propulsion de la balle
b) la durée du parcours de la balle dans le canon
Considérer g = 10 m/s²

Données :
masse balle de fusil = 15 g
longueur du canon du fusil=> x-x0 = 70 cm
v = 600m/s
Résolution
la loi de la vitesse pour un MRUA
V = v0 + at
x-x0 = v0t+(gt²/2)
0.7 = 600t + (10 t²/2)
5t² +600 t -0.7 = 0
= b²-4ac = 600²-4(5*-0.7) = 360 000 -14 = 3599 986
Les racines sont
t1 = (-b+rac())/2a
   = -0.001166 sec
t2 = (-b-rac())/2a
   = -249
C'est donc impossible

Pouvez-vous m'indiquer si mon raisonnement est correct ou si c'est mes calculs qui posent problème
Merci pour votre aide

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 19:50

Bonsoir,

Tu résous toujours tes problèmes en utilisant les équations horaires et jamais en utilisant l'énergie. As-tu appris énergie cinétique, travail d'une force, etc. ?

Posté par
J-P
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 19:53

Energie cinétique de la balle à la sortie du canon:
(1/2).mv² = (1/2)*0,015*600² = 2700 J

Si on considère que cette énergie a été fournie par une force constante pendant le trajet dans le canon, on a:
E = F*d
2700 = F*0,7
F = 3857 N
-----
F = ma
3857 = 0,015 * a
a = 257143 m/s²

e = at²/2
0,7 = 257143 * t²/2
t = 0,0023 s est le temps pour la balle de faire le trajet dans le canon.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
J-P
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 19:53

Salut Coll.  

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 19:55

Bonsoir J-P

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 19:56

Non je suis désolé , je ne connais pas cette notion. Mais je suis toujours prête à apprendre.Si cela peut m'aider à résoudre plus facilement mes exercices , je ne demande que cela.

Posté par
Hkev
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 19:57

Les Energie ne sont vu qu'en premiière et non pas en secondes ^^

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 19:58

On peut faire comme tu fais, mais c'est beaucoup plus rapide (et plus "élégant") en utilisant les concepts d'énergie (ou de travail). Es-tu vraiment en seconde ?

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 20:01

Je suis dans l'enseignement belge. (6 années primaires) + et je suis en 4 année dans le secondaire. Je crois que cela correspond au niveau seconde en France

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 20:04

Quelle est la formule de l'energie cinétique ?
1/2 mv² = 1/2 m * v²
c'est cela ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 20:07

D'accord, il me semblait bien depuis les quelques fois où je t'ai aidée que tu n'étais pas dans le système français ; c'est pour cela que je te laissais faire...
_______________

Revenons à notre problème d'aujourd'hui :

L'accélération dans le fusil n'est pas celle de la pesanteur ! Elle est beaucoup plus intense que cela.
Deux équations à deux inconnues (a, l'accélération et t, la durée dans le canon)

0,7 = (1/2).a.t2
600 = a.t

Tu reportes la seconde dans la première... d'où t
puis t dans la seconde... d'où a
puis calcul de la force connaissant la masse et l'accélération !

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 20:24

Ah Ok !
Donc
60 =  at => a = 600/t
donc je remplace dans l'autre équation
0.7 = 1/2 * 600/t * t² => 0.7 = 300 t => t = 0.7/300 = 0,0023 sec
Je suis contente j'ai trouvé le temps.

Je calcule maintenant l'accélération
a = 600/0.0023 =25 714,6 m/s² (ce qui me semble beaucoup !)

Je calcule maintenant la force
F = m* a
   = 0.015 * 25 714,6 = 3862 Newton  (c'est probablement dans les arrondis)

Est-ce que mon raisonnement est correct

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 20:36

C'est tout à fait cela.

Allez, pour progresser :
1) les résultats sont annoncés en les arrondissant ; mais quand on reprend un résultat intermédiaire pour un autre calcul, il ne faut pas arrondir.
t = 0,7 / 300 = 0,002 333 333 ... s
bien sûr il faut annoncer quelque chose comme t = 0,002 3 s

Quand on utilise t pour trouver a il ne faut pas partir de la valeur 0,002 3 s il faut partir de 0,7 / 300
et
a = 600 / (0,7 / 300) = 180 000 / 0,7 2,6.105 m.s-2
. c'est 10 fois plus que ce qui te paraissait déjà beaucoup !
. a n'est pas demandé par l'exercice, donc c'est une valeur pour information

La force
F = m.a = 0,015 * 180 000 / 0,7 = 3 857 N

Je pense qu'annoncer 3 860 N suffit.

2) les unités :
le symbole de la seconde est s (pas sec)
ou bien on écrit en toutes lettres newton (et au pluriel newtons) et il n'y a pas de N majuscule mais comme un nom commun, n minuscule
ou bien on emploie le symbole : N (majuscule en l'honneur de sir Isaac Newton)

3) dernier conseil (pour aujourd'hui )
en séparant les nombres par tranches de trois chiffres de part et d'autre de la virgule, on en facilite grandement la lecture !

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 20:46

Ok, j'aime bien quand tu me donnes des conseils qui sont toujours précieux et aussi justifier
Merci coll et probablement à demain !

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - Lois de Newton - Fusil 09-05-07 à 20:48

Je t'en prie
A une prochaine fois !



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