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Plan incliné sans tenir compte du frottement

Posté par
yndia
10-10-11 à 17:32

Bonsoir tous le monde.

Je suis nulle en physique (c'est pour ça que je n'ai pris qu'une heure de science par semaine    ).
Voici un problème sur lequel je bloque.

Le plan incliné de Ronquière permet de racheter une différence de niveau d'enbviron 68 m sur la longueur de 1432m. Un bassin métallique roule sur des rails à une vitesse constante (de 2m/s): il mesure 91 m de long, 12m de large et contient une hauteur d'eau de 3.5m, nécessaire à la flottaison d'une péniche de 1350 tonnes.

Je dois calculer la force à déployer pour remonter le bac (sans tenir compte des frottements) ainsi que le travail réalisé.

Voici ce que j'ai trouvé:
Données: m = 1.350.000kg
         h = 3.5m
         G = ?
         L = 7m

m = 1.350.000 kg    
L = h/sin  = 3.5/0.5 = 7m

sin = Fm/GG = Fm.sin = 675.000 N

D'après mon amie, la réponse finale n'est pas juste

Pouvez-vous me dire ce qui ne va pas dans ma résolution s'il vous plaît? Y a-t-il une formule spécifique au plan incliné?

D'avance merci....

Posté par
Coll Moderateur
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 17:48

Bonjour,

As-tu essayé d'apprendre la physique (ce qui est passionnant) ou as-tu appris des "formules" (ce qui est absolument sans intérêt) ? A te lire, j'ai bien peur que ce soit la deuxième hypothèse...
_______________

Quel est le volume d'eau contenu dans le bassin ?
Quelle est donc la masse d'eau contenue dans le bassin ?

Quelle est la masse totale du bassin rempli d'eau et contenant une péniche ?

Posté par
yndia
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 17:59

Volume d'eau : 91*12*3,5 = 3822 m^3, soit 3822000 L
Masse d'eau contenue dans le bassin : je ne sais pas et c'est justement de là que viens mon problème... :$

L'énoncé ci-dessus est l'énoncé exact du problème. Mais selon moi il manque des données mais je ne sais pas lesquelles...

Merci d'avance

Posté par
Coll Moderateur
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:11

Selon moi il ne manque aucune donnée (on sait par cœur que g 9,8 N/kg)

Quelle est la masse d'un litre d'eau ?

Posté par
yndia
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:14

si 1 litre égale 1 kg, 9,8 N = 1 litre

est-ce que c'est juste ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:16

Oui, c'est juste
La masse d'un litre d'eau est de 1 kg
Le poids d'un litre d'eau est de 9,8 N

Continue !

Posté par
yndia
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:19

donc si 9,8 N correspond à 1 litre,

3822000 litres deviendra donc   9,8 * 3822000 = 37 455 600 N    ???

je trouve ça énorme mais est-ce possible ??

Posté par
Coll Moderateur
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:22

C'est parfaitement exact.

Il ne faut pas oublier (bien que l'énoncé ne soit pas très explicite) qu'il y a aussi une péniche dans ce bassin...

Posté par
yndia
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:40

Donc, si on reprend tout depuis le début :

Données :

- m = 1 350 000 kg

- h = 3,5 m

- L = 7 m

- G = 37 450 600 N

Calcul :

soit égale 30°

=> sin 30 = Fm / G => Fm = G * sin 30

                         = 37 450 600 * sin30
                        
                         = 18 725 300 N

Donc il faudra déployer 18 725 300 N pour remonter le bac.


Est-ce que le calcul est juste ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:43

Non, malheureusement.

La physique ne consiste pas à prendre des bouts de "formules" par-ci par-là et à mélanger le tout. Ce n'est pas comme la cuisine.

Quelle est la masse totale du bassin avec une péniche à l'intérieur ?

Quel est le poids du bassin avec sa péniche ?

Posté par
yndia
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:47

Masse totale du bassin avec une péniche à l'intérieur  = 3 822 000 + 1 350 000 = 5 172 000

Mais je ne comprends pas comment trouver le poids du bassin avec sa péniche...

Posté par
Coll Moderateur
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:53

Il ne faut jamais oublier l'unité

Masse totale : 5 172 000 kg

Quel est le poids (en newtons) d'une masse d'un kilogramme ?

Posté par
yndia
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 18:55

Ah je pense avoir compris !!

Si 1 kg égale 9,8 N

alors 5 172 000 kg donnera 5 172 000 * 9,8 = 50 685 600 N

est-ce juste ?

Posté par
yndia
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 19:05

Le poids total serait donc 50 685 600 N si mon calcul est juste ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 19:30

Parfaitement exact ! Tu vois... ça vient !

La suite est un peu plus difficile et je ne vais pas pouvoir t'aider ce soir, alors, contrairement à mon habitude, je te donne la solution en t'invitant à bien l'étudier pour comprendre et savoir le refaire seul(e).

Soit l'angle du plan incliné avec l'horizontale

Puisque le plan permet de monter de 68 m sur une distance de 1 432 m c'est que
sin() = 68 / 1 432

Les frottements étant négligés (si cela pouvait être vrai ! ! ) la force nécessaire pour maintenir en équilibre ou pour déplacer à vitesse constante (sans accélération) cet ensemble est
P.sin() = 50 685 600 * 68 / 1 432 2,4.106 newtons ou 2,4 MN

(MN est le symbole de méganewton, un million de newtons)

Quant au travail il consiste à monter de 68 m un ensemble dont le poids vaut environ 50,7 MN
ce travail vaut donc W = P h = 50 685 600 68 3,4.109 joules ou 3,4 GJ

(GJ est le symbole de gigajoule, un milliard de joules)

Posté par
yndia
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 10-10-11 à 19:37

D'accord ! Merci beaucoup beaucoup !!!! Vous m'avez vraiment bien aidé Maintenant il faut résumer tout ça...

Posté par
Coll Moderateur
re : Plan incliné sans tenir compte du frottement 11-10-11 à 07:41

Maintenant, il faudrait surtout que tu comprennes comment j'ai fait !

Un dessin est indispensable pour comprendre comment j'ai calculé la force.

Un petit tour du côté de l'énergie cinétique (qui est constante) de l'énergie potentielle (qui augmente) et de l'énergie mécanique (qui augmente donc comme l'énergie potentielle) avec la signification du travail...
_______________

Je t'en prie.
A une prochaine fois !



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