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Physique - lois de Newton - Véhicule
Bonjour,
J'ai exercice à faire en Physique
J'arrive à faire son trop de problèmes les premiers points et les réponses correspondent à mon livre.
Je vérifie avec vous les points a - b - c. S'ils sont corrects, je continue les points d - e- f- g mais j'ai beaucoup plus de mal, si vous avez les indices...
Un véhicule de 50 tonnes démarre sur une voie horizontale. Le conducteur impose d'abord à la machine une accélération constante de 2 m/s². Après 100 m de course, il coupe le moteur et le véhicule arrive sans freiner à destination avec une vitesse nulle. Les frottements produisent le même effet qu'une force de 5 000 N.
Calculez
a) la durée de l'accélération
b) la vitesse acquise après 100 m de course
c) la force exercée par le moteur pendant le démarrage
d) la décélération durant le seconde phase
e) la durée de cette décélération
f) la distance parcourue au cours du ralentissement
g) la vitesse moyenne sur l'entièreté du parcours
Réalisez le graphe de l'accélération en fonction du temps
Données
m = 50 tonnes = 50 000 kg
F frottement = 5 000 N
x-x0 = 100 m
Résolution
a) calcul de la durée de l'accélération
100 = 2t²/2
=> t² = 200/2 = 100
=> t = +/- rac(100) = 10 s. La valeur négative étant à rejetter car impossible.
b) La vitesse acquise après 100 m de course
0 = 0 + 2t
0 = 0 + 2 (10)
vitesse = 20 m/s
c) La force exercée ar le moteur pendant le démarrage
Force motrice = F + F frottement
Force motrice = m * a + f frottement
Force motrice = 50 000 * 2 + 5 000 = 105 000 N
Je m'arrête momentanément là, si c'est correct alors je continuerai les autres points
Merci de votre aide
Bonjour kiki02 
Je crois que tu peux faire confiance à ton livre. Depuis que nous travaillons ensemble, ton livre a toujours donné la bonne réponse...
Pour ces trois premières questions, tout est bon 
Indice pour la suite :
Tu as très bien vu à la question 2c que les deux forces qui s'exercent sur le camion sont :
. la force motrice : 105 000 N
. la force de frottement (qui est une force résistante, opposée au mouvement)
La force motrice a le sens du déplacement
La force de frottement un sens opposé
La somme (vectorielle) des deux est donc une force qui est encore dans le sens du mouvement et dont l'intensité est 105 000 - 5 000 = 100 000 N
C'est cette force qui est responsable de l'accélération (deuxième loi de Newton) accélération qui vaut
a = F / m = 100 000 / 50 000 = 2 ms-2
On coupe le moteur. Que se passe-t-il ? Quelle est l'unique force qui reste ?
A toi...
La seule force qui reste est la force motrice. L'accélération n'existe plus.
C'est la force de frottement qui va arrêter la camion
La vitesse à la fin du mouvement est égale à 0.
Après je suis un peu perdue car je ne sias quelle formule je dois utiliser
Mon livre me donne comme réponse -0.1 m/s²
Une piste supplémenatire ......
Au moment où on arrête d'accélérer donc au début de la deuxième phase, la force motrice est égale à 105 000 - 5 000 = 100 000 N
Ma vitesse à ce moment est de 20 m/s
A chaque seconde, ma force est diminuée de 5 000 N
Je cherche dans toutes les directions mais je ne vois pas...
Peut être
Par la première loi de Newton, un corps reste au repos ou en MRU si la résultante des forces est = 0
donc ici à la fin du mouvement, le camion s'arrête. Les 2 forces sont donc équilibrées et la résultante des force est égale à 0
Pour moi, la décélération est égale
a = F/m = 100 000 /50 000 kg = 2 m /s²
mais ce n'est pas juste....
un petit saut vers l'avant dans le forum
On coupe le moteur. Que se passe-t-il ? Quelle est l'unique force qui reste ?
La force de frottement...
F = -ma
5000 = -50000.a
a = -0,1 m/s²
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Ok mais pourquoi dans la formule on a un moins f =-ma ?
cela me semble bizarre que la force de motrice disparaisse subitement dans les calculs car pour moi, elle est présente au moment où l'on décélère.
Mais bon ok il n'y a plus que la force de frottement qui ralentit le camion cela je suis bien d'accord
e) la décélération durant la seconde phase.
v = v0+at
0 = 20-0.1t
t = -20/-0.1 = 200 s
f) la distance parcourue au cours du ralentissement
x (t) = v0*t + at²/2
0 = 20 *200 +(-0.1)(200)²/2
x(t) = 4 000 - 2 000 = 2 000 m
g) la vitesse moyenne sur l'entièreté du parcours
vitesse moyenne = 
x/smb]deltamaj[/smb]
v moy = (100 + 2 000) /210 = 10 m/s
Graphe de l'accélération en fonction du temps
Graphique accélération en fonction du temps
cela me semble bizarre que la force de motrice disparaisse subitement dans les calculs
L'énoncé dit:
Après 100 m de course, il coupe le moteur
Et donc, plus de force motrice.
et le véhicule arrive sans freiner à destination avec une vitesse nulle. Les frottements produisent le même effet qu'une force de 5 000 N.
--> la seule force qui subsiste est la force de frottement.
OK ?
Bonsoir kiki02 Bonsoir et merci à J-P
La force motrice : quand le moteur est coupé, il n'y a plus de force en provenance du moteur, plus de force motrice !
Le "signe moins" :
Force et accélération sont correctement traduites par des vecteurs et la deuxième loi de Newton s'exprime en écrivant :
Même si souvent, pour aller vite, on travaille avec la projection de cette égalité vectorielle sur un ou plusieurs axes.
Il est souvent commode d'adopter comme sens positif celui du mouvement.
Une force de frottement s'oppose au mouvement, donc ayant adopté le sens du mouvement comme sens positif, une force de frottement aura une composante de valeur négative sur cet axe.
Ici l'application numérique permet donc d'écrire sur un axe orienté dans le sens du déplacement :
F = m.a
- 5 000 = 50 000 . a
a = -0,1 m.s-2
Conclusion : l'accélération est négative, donc orientée elle aussi en sens inverse de la vitesse initiale, donc la vitesse va diminuer, le camion ralentir jusqu'à s'arrêter (quand il sera arrêté il n'y aura plus de force de frottement non plus... il ne repartira pas en arrière !)
Les calculs numériques sont corrects.
Mais le graphe des accélérations est tout à fait faux... ce serait un très bon graphe des vitesses ; ce n'est pas du tout un graphe des accélérations. Souviens-toi : l'accélération est lue sur un graphe des vitesses par le coefficient directeur de la tangente à la courbe v(t)
Voilà une manière de trouver la solution (parce que je t'ai dit que ton graphe est vraiment le graphe des vitesses)
Autre manière de trouver la solution :
pendant 10 secondes, l'accélération est constante et vaut 2 m.s-2
pendant 200 secondes, l'accélération est à nouveau constante mais vaut -0,1 m.s-2
Pour information kiki02, je te signale qu'Océane a répondu à ton topic (où poster un topic de physique ?). Tu ne vas peut-être pas trouver facilement la réponse car le sujet n'étant ni de mathématique ni de physique a été déplacé et mis à sa place : dans le forum-site.
Pour y accéder facilement (clique sur la maison) : 
(Lien cassé)
Bonjour coll,
Avec tes explications sur le force motrice, je comprends vraiment mieux.
Je pensais pas que cela était si simple.
Concernant le graphe accélération - temps, je te propose celui-ci
Est-il correct ?
J'ai également fait le graphe de la force en fonction du temps
Est-il correct ? (Bon d'accord il est un peu de travers !)
Merci de ton aide
Tout à fait d'accord pour le graphe des accélérations.
Quel a été ton raisonnement pour tracer le graphe des forces (qui n'est pas correct) ?
Tu connais m qui est une constante ; tu viens de tracer le graphe de la projection du sur un axe orienté selon le déplacement ; et tu as vu au début du problème que
. la résultante des forces vaut 100 000 N pendant toute la phase d'accélération (augmentation de la vitesse)
. et que l'unique force pendant la phase de "décélération" (diminution de la vitesse) vaut -5 000 N
Je me suis basée sur le graphe des vitesses en fonction du temps pour pouvoir tracer le graphe de la force appliquée. Dans le topic des graphiques de la force appliquée (que j'ai fait avec toi il y a une semaine) c'était bien ce type de graphique qui nous a permis de dessiner le graphe de la force
Je me suis basée sur le graphique ci-dessous.
Pour la première partie du graphique, la courbe est une droite et donc du premier degré.La tangente de la courbe au point 0 n'est pas nul, donc la force est plus grande et ne commence donc pas à 0.
Mais je comprends mon erreur, si la résultante des forces vaut 100 000 N durant toute la phase d'accélération, il faut avoir une droite sur le graphique des forces !
Ok , je te propose celui-ci
Le graphe des vitesses est bon ; celui des forces aussi ! 
A retenir absolument : la deuxième loi de Newton : la force est proportionnelle à l'accélération (pas à la vitesse) ; le coefficient de proportionnalité est la masse.
Je vais relire ce que nous avons fait ensemble pour voir ce qui te perturbe (car ce que nous avons fait ensemble était bon...)
Je viens de relire celui-ci : 
Physique - graphique de la force appliquée
Il n'y a pas eu d'erreur... toujours la force a été mise en relation de proportionnalité avec l'accélération (pas avec la vitesse). L'accélération se déduit des graphiques de vitesse en considérant le coefficient directeur de la tangente (tu apprendras bientôt que la fonction qui décrit l'accélération en fonction du temps est la fonction dérivée de celle qui décrit la vitesse en fonction du temps).
Non coll, tu ne dois pas relire car maintenant plus rien ne perturbe !
C'est super j'ai tout compris !
Merci beaucoup pour ton aide
Juste encore une chose , j'ai encore des petits problèmes pour l'accélération moyenne
Dans cet exercice
pendant 10 secondes, l'accélération est constante et vaut 2 m.s-2
pendant 200 secondes, l'accélération est à nouveau constante mais vaut -0,1 m.s-2
l'accélération moyenne est égale à
acc moy= (2-0.1)/210 = 0,009 m/s²
C'est correct ?
On te demande une vitesse moyenne, pas une accélération moyenne (que j'aurais bien du mal à t'expliquer)
Ok, c'est une question supplémentaire que je pose dans cet exercice, car c'est une notion que je n'ai pas tout à fait bien assimilée. et cela fait partie de ma matière à voir.
La notion d'accélération moyenne n'a pas de grande signification.
Si on veut vraiment:
Accélération moyenne = (vitesse finale - vitesse initiale)/temps de parcours = (0 - 0)/210 = 0 m/s²
Ou bien, pour des MUA :
Accélération moyenne = (Accélération pendant la phase d'accélération * temps d'accélération + Accélération pendant la phase de freinage * temps de freinage)/temps de parcours = (2*10 - 0,1*200)/210 = 0 m/s²
-----
Par contre la vitesse moyenne est plus intéressante:
Vitesse moyenne = distance totale de parcours / temps total de parcours = ...
Ok je note bien ton explication
Un grand merci à toi, J-P correcteur et à Coll pour vos explications et vos corrections
:D
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