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Problème sur plan incliné en lien avec les forces de frottements
Bonjour,
Pourriez-vous aider une maman en détresse?
J'essaie d'aider mon fiston à résoudre un problème de physique mais comme j'ai une formation littéraire, j'ai beaucoup de mal !
Voici l'énoncé : On tire à vitesse constante et en montant un objet de 20 kg posé sur un plan incliné à 22°. Les forces de frottements valent 11,6 N.
Quelle force musculaire faut-il exercer pour contrer les frottements?
Que vaut la force normale exercée sur l'objet?
Merci d'avance pour votre précieuse aide !
Bonne soirée
Bonjour,
Il est plutôt difficile d'apporter une aide efficace sur cet exercice à une personne qui n'est pas en contact avec les lois de la physique et les techniques de calcul qui s'y rapportent.
Quatre forces non négligeables s'exercent sur cet objet :
a) Son poids dont la valeur P est immédiatement calculable avec les données de l'énoncé.
b) La force normale exercée par le plan incliné sur l'objet.
c) La force musculaire
d) La force de frottement dont la valeur f= 11,6N est donnée par l'énoncé.
Une loi de la physique indique que pour maintenir un mouvement rectiligne et uniforme la somme vectorielle de ces quatre forces doit être nulle.
Mathématiquement cela se traduit par l'égalité vectorielle suivante :
Cette égalité vectorielle peut être transformée en 2 égalités algébriques à l'aide de techniques appropriées.
On obtient ainsi les réponses aux questions posées.
A partir de là je pense que le mieux est de demander à votre fils de poser des questions précises sur les points qui le gênent pour résoudre cet exercice
Bonjour,
Je vous remercie déjà d'avoir pris la peine de répondre à mon message.
Mon fils avait déjà réussi à schématiser le plan incliné, tel que vous le présentez.
Il avait aussi précisé qu'en cas de MRU, la somme des forces était nulle.
Il proposait comme réponse à la question sur la force musculaire :
Force musculaire = Force de frottement car vitesse constante, donc force musculaire = 11,6 N ---> ce qui apparemment n'est pas correct.
Il proposait pour la valeur de la force normale exercée sur l'objet :
Force normale = Poids car vitesse constante
Poids : 20 x 9,81 = 196,2 N donc force normale = 196,2 N ---> ce qui n'est pas correct !
Pour le peu de ce que j'ai retenu de mes cours de physique, je lui ai soumis le calcul suivant pour trouver la force normale : 20 x 9.81 x cos de l'angle
Qu'en pensez-vous?
Vos souvenirs sont excellents !
On passe de la relation vectorielle aux relations algébriques en projetant la relation vectorielle sur deux axes judicieusement choisis :
a) Projection sur un axe Ox parallèle à la pente du plan incliné et dirigé vers le haut :
Cette projection donne :
F - f - P*sin(α) = 0 ce qui permet de calculer la valeur de F
b) Projection sur un axe Oy perpendiculaire à Ox et dirigé vers le haut :
Cette projection donne :
R - P cos(α) = 0 ce qui permet de calculer R et de se rendre compte de la qualité de vos souvenirs.
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