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Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de newton)

Posté par
nadou31
13-03-10 à 22:52

Bonjour,

J'ai un exercice à faire mais je n'arrive pas à la résoudre... Pouvez vous m'aidez s'il vous plaît?
Voici l'énoncé:
FICHE TECHNIQUE:
Cylindrée: 1587 cm3
Puissance max: 110ch à 5750 tr/min
Mesures:
              vitesse max: 185 km/h  
              accélérations: -400m départ arrêté:17,8 s -1000 m départ arrêté 32,6 s
              reprises: 80 à 120 km/h -10,5 s en 4ème -16,4 s en cinquième
              poids: 1259 kg
              freinage: -50 à 0 km/h: 11m
                        -90 à 0 km/h: 34m
                       -130 à 0 km/h: 67m
1. Rechercher -a) l'information qui se trouve exprimée en langage courant mais non scientifique
b) la grandeur physique exprimée en unité usuelle et non en unité S.I.
2.Dans la partie mesures, quelles sont les rubriques pour lesquelles il existe une accélération au sens physique?
3. Quelle rubrique permet le calcul immédiat de la valeur de l'accélération?
4. a) Dans le cas d'un mouvement à accélération constante et partant d'une vitesse nulle, exprimer la valeur de la vitesse à un instant t en fonction de l'accélération.
b) Trouver alors l'expression de la position x en fonction du temps t.
c) Calculer les valeurs de l'accélération au cours des deux mouvements "départs arrêtés".Les comparer et former un hypothèse expliquant cette différence.


Mes réponses:

1. a)L'information qui se trouve exprimée en langage courant mais non scientifique est le poids (la masse est exprimée en kg et le poids en N).
b) La grandeur physique exprimée en unité usuelle et non en unité S.I est la puissance (normalement exprimée en J)
2. Dans la partie mesures, les rubriques pour lesquelles il existe une accélération au sens physique sont la rubrique accélérations, reprises et freinage.
3.La rubrique qui permet le calcul immédiat de la valeur de l'accélération est la rubrique accélérations.
4. a) Dans le cas d'un mouvement à accélération constante et partant d'une vitesse nulle la valeur de la vitesse à un instant t en fonction de l'accélération est v(t)=a*t.
b) Je ne vois pas comment répondre à cette question car je ne comprends ce que représente le x...
c) les valeurs de l'accélération au cours des deux mouvements "départs arrêtés" sont
a1=400/17,8=22,5 s-2   a2=1000/32,6= 30,7 s-2. On a donc: a1<a2 mais je doute que ce soit cela...


Merci pour votre aide.

Posté par
coriolan
re : Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de ne 14-03-10 à 10:12

bonjour,
1) En effet ,le poids n'est pas exprimé dans l'unité SI.
D'autre part,l'accélération n'est pas exprimée en langage scientifique.
L'accélération est le taux de variation de la vitesse ,par seconde.Elle s'exprime en m.s-2

Posté par
coriolan
re : Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de ne 14-03-10 à 10:22

2)La puissance est exprimée en ch (unité usuelle mais non SI)
L'unité SI est le W (watt).
Dans les revues techniques on indique souvent les puissances en ch et en kW (1ch=736W)

3)la rubrique reprise permet un calcul simple de l'accélération
v=at+v0
en déduire a
exprimer v (120km/h) ainsi que v0(80(km/h)en m.s-1

4)l'équation générale d'un mouvement uniformément accéléré est
x=1/2at2+v0t+x0
si le départ est arrêté v0=0 et si les distances parcourues sont mesurées à partir de x0=0,l'équation devient
x=1/2a.t2
l'accélération s'exprime en m.s-2

Posté par
J-P
re : Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de ne 14-03-10 à 11:14

Tu as tout à fait raison de te poser la question de ce que représente le "x" dans la question 4b.
  
On sait, d'après la question, que x doit représenter la position de la voiture...
Mais cela n'a aucun sens si on n'a pas précisé le référentiel et le repère d'espace ainsi que l'origine des temps choisie pour décrire les phénomènes observés.
  
Cette remarque est valable aussi pour les calculs des accélérations par exemple, si on choisit un référentiel lié à la voiture par exemple, toutes les accélérations sont nulles.
Ne pas préciser le référentiel utilisé rend tout résultat de calculs d'accélération, de vitesse et de position sans signification.
    
On pourrait estimer que tout doit être fait dans le référentiel implicite utilisé pour les données.
C'est à moitié défendable... Mais comme on n'a pas précisé que les mouvements étaient rectilignes, cela rend de toutes manière bancale tout calcul de position.
  
Sur cela près, si tu réponds cela, tu auras un beau zéro.

Il y a des choses qui vont sans dire ... Mais cela va encore mieux en le disant.

Posté par
nadou31
re : Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de ne 15-03-10 à 19:58

Tout d'abord, merci pour vos réponses.
Et si je comprends bien, la réponse à la 4c. est:
comme x=t²/2a, a=x/t²2. D'où: *a1=400/17,8²2=2,5 m/s²
*a2=1000/32,6²2=1,9 m/s²

Malheureusement, l'exercice est un peu plus long et la suite ne me semble pas plus facile à faire. Voulez vous bien encore m'aider pour la suite s'il vous plaît?

5.a Trouver l'expression donnant la vitesse en fonction du temps et de la vitesse initiale dans un mouvement uniformément accéléré.
Je pense que c'est l'expression que vous écris précédemment i-e: v=at+v0

b.En déduire les accélérations supposées constantes pendant les mesures de reprises.
On a je crois: a=v/t-v0; 80km/h=22,2m/s et 120km/h=33,3m/s
ainsi:a1=33,3/10,5-22,2=-19m/s² et a2=33,3/16,4-22,2=-20,16 ce qui est faux mais je ne comprends pas pourquoi...

6. Etude du freinage
a. Trouver la relation existante entre les vitesses V(t1), V(t2), les positions correspondantes x1 et x2  ainsi que l'accélération a au cours d'un mouvement uniformément accéléré.

Pour trouver x, il a fallu trouver la primitive de v car v=dx/dt. Mais alors comment est-il possible de lier x avec v ? Je suis désolée de me répéter mais je ne sais pas encore comment il faut s'y prendre...

Encore merci.

Posté par
J-P
re : Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de ne 16-03-10 à 14:21

5 b

Accélération moyenne = Delta vitesse/Delta t

cas de la reprise : 80 à 120 km/h en 10,5 s

Delta vitesse = 120-80 = 40 km/h = 11,1 m/s
Accélération moyenne = 11,1/10,5 = 1,06 m/s²
---
6a)

freinage:
Avec t1 l'instant du début de freinage.
Dans un référentiel terrestre. L'axe des abscisses dans la direction et le sens du déplacement supposé rectiligne.

v(t2) = v(t1) + a.(t2-t1)
a = [v(t2) - v(t1)] /(t2-t1)

x(t2) = x(t1) + v(t1)*(t2-t1) + a.(t2-t1)²/2

cas du freinage; 50 à 0 km/h: 11m
v(t2) = 0
v(t1) = 50/3,6 m/s

v(t2) = v(t1) + a.(t2-t1)
0 = 50/3,2 + a.(t2-t1)
a(t2-t1) = -50/3,6

x(t2) = x(t1) + v(t1)*(t2-t1) + a.(t2-t1)²/2
x(t2) - x(t1) = v(t1)*(t2-t1) + a.(t2-t1)²/2
11 = 50/3,6 * (t2-t1) + a.(t2-t1)²/2
11 = 50/3,6 * (t2-t1) + a.(t2-t1).(t2-t1)/2
11 = 50/3,6 * (t2-t1) - (50/3,6).(t2-t1)/2
t2-t1 = 11/6,94 = 1,58 s
a(t2-t1) = -50/3,6
a = (-50/3,6)/1,58 = -8,8 m/s²
-----
Sauf distraction.  

Posté par
nadou31
re : Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de ne 16-03-10 à 22:16

J'ai refait cette méthode pour les deux cas de freinage suivants (ce qui donne a=-9,19 et a=-9,7).
Merci infiniment!!

Posté par
J-P
re : Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de ne 17-03-10 à 10:47

Autre méthode pour calculer la décéleration pendant le freinage:

E cinétique de la voiture avant freinage = (1/2).m.V1²
E cinétique de la voiture après freinage = (1/2).m.V2² = 0 (car V2 = 0)
Delta E cinétique = -(1/2).m.V1²
  
Cette énergie est dissipée sur une distance d par la force de freinage F = ma.

--> -(1/2).m.V1² = ma * d
a = -(1/2).V1²/d

cas du freinage; 50 à 0 km/h: 11m
a = -(1/2).(50/3,6)²/11 = -8,8 m/s²
-----
Remarque,

N'oublie pas les unités:
a=-9,19 ne veut rien dire du tout.

---> a = -9,19 m/s²
-----
Sauf distraction.  

Posté par
nadou31
re : Problème: fiche technique d'une automobile (mécanique de ne 18-03-10 à 13:43

Je n'ai pas encore vu ces formules...



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