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PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces.

Posté par
Othniel2
30-11-19 à 17:20

Bonsoir à tous , veuillez m'aider s'il vous plaît.


Un disque de rayon r=OA=OB=20cm , en mouvement de rotation , effectue 5 tours en 1 minute.

Durant le mouvement , il subit les actions des force \vec{F1} , \vec{F2} et \ vec {F3} contenues dans le plan vertical de la figure , telles que :

\vec{F1} qui a pour intensité 5N , est perpendiculaire au rayon OB;

\vec{F2} qui a pour intensité 3N , fait un angle de 60° avec le vecteur \vec{OA} ;

\vec{F3} qui a pour intensité 5N , passe par le point O , centre de symétrie du disque où passe l'axe de rotation perpendiculaire au plan de la figure .



1) Calcule le travail effectué par chacune de ces trois forces pendant tout le mouvement .


2) Calcule la puissance de chacune de ces forces .

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 17:21

J'ai pu faire la figure .

PHYSIQUE: Rotation d\'un solide soumis à trois forces.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 17:22

La flèche représente le sens du mouvement . merci d'avance .

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 17:25

Bonjour
Il faut calculer le moment de chacune de ces forces par rapport à l'axe de rotation. Uu obtiens ensuite le travail en multipliant le moment  par l'angle de rotation mesuré en radians.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 17:41

Bonsoir , 20cm = 0,2m

F1 est du même sens que le  sens du mouvement  choisit donc

M(F1)= + F ×OB

M(F1)= 5×0,2=1N.m


F2 est aussi du même sens que le sens du mouvement choisit donc

M(F2) = +F2×OA= 3×0,2=0,6N.m


F3 est du sens contraire ...

Donc M(F3)=-5×0,2=-1 N.m

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 17:59

Je calcule leurs travaux .


On sait que W(F)=M(F)×w  avec ( W(F) :travail de la force F ,  w(oméga): vitesse angulaire ).

or w= r×s  , on a : r=20cm= 0,2m et s est l'abscisse angulaire =60°

* je calcule w pour F1 .

w= r× 90° car \vec{F1} est perpendiculaire à \vec{OB}

w= r×π/2 car 90° en radian =π/2

Donc w= 0,2×π/2= 0,31 rad /s


* pour F2

w=r× 60° ( dans l'énoncé ).

w= 0,2×π/3 car 60° en rad = π/3

w= 0,2 rad/s

* Pour F3

Même chose que F1 car F3  est perpendiculaire OB.

Donc w=0,31rad/s.

• Leurs travaux maintenant.

- Pour F1 .

W(F1) = M(F1) ×w = 1×0,31=0,31 J

- Pour F2.

W(F2)=M(F2)×w

=0,6×0,2=0,12J

- Pour F3

W(F3)= M(F3)×w

= -1×0,31=-0,31 J.

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 18:00

OK pour le moment de F1
Pour F2 :quelle est la distance entre l'axe de rotation et la ligne d'action de la force ? Ce n'est pas R... Il faut tenir compte de l'angle de 60° dont parle l'énoncé. Ensuite : cette force favorise la rotation dans le sens positif ou s'y oppose ?
Pour F3 : quelle est la distance entre l'axe de rotation et la ligne d'action de la force ? Ce n'est pas R... Le résultat est simplissime...
Je pense que tu n'as pas vraiment compris comment calculer le moment d'une force par rapport à un axe de rotation. Tu as retenu une seule formule et cette formule ne s'applique que dans des cas très particuliers comme le cas ici de F1. Il te faut revoir ton cours sérieusement.
Le document ci-dessous pourra peut-être t'aider ; on y trouve les différents cas illustrés de schémas très clairs :

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 18:16

Ah d'accord monsieur et merci à vous  .

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 18:20

Mon message de 17h59 ne tient pas compte de ton message de 18h00.
Pour la suite, tu confonds travail et puissance. Pour le travail, le moment doit être multiplié par l'angle de rotation mesuré en radians. Pour la puissance, c'est la vitesse angulaire qui intervient.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 18:59

Ah d'accord , mais je ne vois pas les données de la correction du premier exo sur le lien que vous avez partagé .

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 19:12

Du coup j'en profite pour que vous vérifiez ce que j'ai fait .

Pour le a) d = 0,2×sin (45°)=0,14m

b) M∆(F)=F×d×sin (F;d)=400×0,2×1=80N.m

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 19:20

Vous êtes là ?

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 19:41

Concernant le moment de F2 :
Le bras de levier (voir document joint) vaut R.sin(60°) : complète le schéma pour t'en convaincre. Je ne vois pas ce qu'un angle de 45° vient faire ici. D'autre part, comme déjà dit, cette force tend à faire tourner le disque dans le sens négatif...

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 19:44

OK monsieur , pour les 45° , voir 18h59.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 19:51

vanoise @ 30-11-2019 à 19:41

Concernant le moment de F2 :
Le bras de levier (voir document joint) vaut R.sin(60°) : complète le schéma pour t'en convaincre. Je ne vois pas ce qu'un angle de 45° vient faire ici. D'autre part, comme déjà dit, cette force tend à faire tourner le disque dans le sens négatif...
donc M(F2)=+F2×OA×sin60°=0,52N.m

Et M(F3)=-F3×r×sin90°=1N.m

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 20:01

Essaie de mettre en mouvement une porte entre-ouverte en exerçant une force au niveau de la ligne des gonds (axe de rotation) : la porte va-t-elle bouger ? Tu as étudié en cours que la notion de moment de force par rapport à un axe de rotation sert à mesurer l'influence de cette force sur la rotation du solide autour de l'axe de rotation. Lorsque la ligne d'action de la force passe par l'axe de rotation le moment est nul :
M(F3) = 0
Je ne sais pas si tu es habitué à algébriser les moments.  Puisque F2 tend à faire tourner le disque dans le sens négatif, il est préférable d'écrire :
M(F2)=-F2.OA.sin(60°)

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 20:13

Ah d'accord monsieur .

J'ai une question qui va vous sembler un peu bête .

Quand est ce qu'on utilise sin et cos en physique ?

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 20:16

Rappel du cours de math ici :

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 20:22

OK monsieur du coup, comme par exemple ici M(F3)=F3×rcos (90°)=0N.m

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 21:04

Ce n'est pas le bon argument : si on modifie la direction de la force F3 tout en maintenant sa ligne d'action passant par l'axe de rotation, on obtient toujours un moment nul. C'est le bras de levier qui ici est nul.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 21:10

Pourquoi ?

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 21:14

Les travaux.

Pour F1

W(F1)=M(F1)×w=1×r×60°=12 J

W(F2)= M(F2)×w=-0,52×r×60°=-6,24J

W(F3) = 0J car M(F3)=0N.m

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 21:31

Relis mon message de 18h20.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 21:38

vanoise @ 30-11-2019 à 18:20

Mon message de 17h59 ne tient pas compte de ton message de 18h00.
Pour la suite, tu confonds travail et puissance. Pour le travail, le moment doit être multiplié par l'angle de rotation mesuré en radians. Pour la puissance, c'est la vitesse angulaire qui intervient.
mais vous n'avez pas posté à 17 h 59.

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 21:45

Mets en équation ce que tu viens de recopier...

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 21:51

OK monsieur donc W(F1)=M(F1)×w

W(F1)=1×0,2×60°=12J .

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 21:52

Est ce faux ?

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 22:00

As-tu compris mon message de  18h20 que tu viens de recopier  ?

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 22:05

Je n'ai rien compris à cela.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 22:16

Ni pourquoi M(F3)=0N.m

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 22:26

Aidez moi s'il vous plaît.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 22:31

Ah oui je vois maintenant pourquoi MF3 est nul , car F3 coupe l'axe de rotation .

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 22:56

Aidez moi s'il vous plaît.

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 22:57

Oui pour ton dernier message. Pour le travail et la puissance, tu commets exactement les mêmes erreurs que dans ton autre message. Les explications fournies par  odbugt1 dans son message  du 30-11-19 à 21:44 sont pourtant parfaitement claires !

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 23:01

Oui , je n'en disconviens pas ...

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 23:03

Du coup vous devez voir les messages suivants ...

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 23:07

Le problème ici c'est que on nous dis dans l'énoncé 5 tours en 1 minute .

Si c'était 5 tours par minute , on pouvait poser 1 tour =2π donc 5×2π=10π  et ensuite 1 min = 60s donc 5tours /min = 2π/60s=0,104rad /s , ce qui serait plus simplisme.

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 23:08

Puisqu'une rotation de N=5 tours correspond à un angle de rotation du solide :
=2.N=10 rad, il suffit de multiplier chaque moment déjà calculé par pour avoir le travail W en joules.
W=M(F).
Tu obtiens ensuite la puissance en divisant ce travail par la durée du mouvement : t=60s.

P=\dfrac{W}{\Delta t}
P est alors mesurée en watts.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 23:23

OK merci à vous monsieur .

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 23:26

Que voulez vous dire par ''rotation de N''

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 30-11-19 à 23:29

Et puis il y'a plusieurs moments M(F1) , M(F2) et M(F3) ,lequel utiliser ?

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 00:46

Aidez moi s'il vous plaît.

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 10:00

Citation :
effectue 5 tours en 1 minute

Il s'agit d'un extrait de la première phrase de ton énoncé...
Je t'ai fourni les relations permettant de déterminer le travail et la puissance pour une force F quelconque appliquée au disque en rotation. Il faut appliquer ces formules générales à F1, puis à F2 puis à F3 : relis bien l'énoncé :
Citation :
1) Calcule le travail effectué par chacune de ces trois forces pendant tout le mouvement .
2) Calcule la puissance de chacune de ces forces .

Il faut bien lire et bien comprendre l'énoncé...

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 10:08

Ah d'accord , je ne vous avais pas compris ainsi...

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 10:21

Donc W(F1)= M(F1)×10π= 31,41J

W(F2)=M(F2)×10π= -16,33J

W(F3)=0 J car M(F3)=0N.m

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 11:16

OK

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 11:24

2) leurs puissances à présent.

Posté par
vanoise
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 12:03

Je t'ai à deux reprises indiqué la méthode. Relis mon message du  30-11-19 à 23:08 par exemple.

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 12:15

OK monsieur .

Posté par
Othniel2
re : PHYSIQUE: Rotation d'un solide soumis à trois forces. 01-12-19 à 12:51

Donc P(F1)=\dfrac{W(F1)}{t}

P(F1)=\dfrac{31,41}{60}=0,52W.

P(F2)=\dfrac{W(F2)}{t}

P(F2)=\dfrac{-16,33}{60}=-0,27W

P(F3)=0W car W(F3)=0J.

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