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question concernant le mouvement dans un plan vertical
Bonjour,
Je ne suis pas sure de ce que j ai fait pour cet exercice. Dites moi si on peut faire ce que j ai fait. Ensuite je ne comprends pas pourquoi le résultat de cet exercice est 4w
Exercice:
Dans un parc d'attraction, un manège fait tourner les visiteurs a vitesse constance dans un plan vertical. Au sommet de la trajectoire, un passager a un poids effectif vers le haut qui vaut 2 fois son poids normal w.
A) Que vaut le poids effectif du passager au point le plus bas de la trajectoire?
B)Que vaut son poids effectif lorsqu'il est à mi-chemin du sommet?
Pour la question A:
Selon la 2eme loi de newton F=ma donc, we-w =-ma donc 2w-w=-ma quand la personne est en haut. Ensuite l'équation quand la personne est en bas est we-w=ma donc 2w-w=ma. Je ne vois pas comment trouver 4w avec ceci.
Pour la question B:
Je ne vois pas du tout comment trouver w
10
merci d avance
Dans un référentiel lié au passager :
(Je note P pour le poids et pas w)
- Poids du passager = mg (vertical vers le bas)
- Force centrifuge : Fc = mv²/r
Lorsque le passager est en haut, la résultante des forces sur lui est : F = P - Fc = mg - mv²/r
Et on sait que F = -2P = -2.mg
--> mg - mv²/r = -2mg
mv²/r = 3mg
Et donc |Fc| = 3.|P|
A)
Passager en bas :
P vertical vers le bas.
Fc verticale vers le bas
La résultance des forces sur le passager est donc : F = P + Fc = P + 3P = 4P
Le poids effectif du passager est donc 4P
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B)
P vertical vers le bas.
Fc horizontale (radiale) vers l'éxtérieur du cercle trajectoire.
La résultante F de ces 2 forces orthogonales est (par pythagore) : |F|² = |P|² + |Fc|² = |P|² + |3P|² = |P|² + 9.|P²| = 10.|P²|
Et donc : |F| = |P|.racinecarrée(10)
...
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Sauf distraction. 
Je ne comprends pas pourquoi quand le passager est en bas, que Fc soit dirige vers le bas et non vers le haut car l axe est en haut??? l'accélération centripète est toujours dirige vers l axe.
Je n'ai pas parlé de force centripète, mais bien de force centrifuge.
Et cela parce que j'ai pris un référentiel lié au passager (et donc référentiel non galiléen).
Tu peux refaire l'exercice en prenant un référentiel terrestre et alors tu pourras utiliser la notion de force centripète ...
C'est ce qu'on fait actuellement en secondaire en voulant à toute force utiliser des référentiels galiléens (du moins suffisamment galiléens dans l'exercice).
Avec (ce n'est que mon avis) l'effet pervers que cela n'est pas compris très souvent par l'étudiant.
La force centrifuge sur le passager est toujours dirigée vers l'extérieur du cercle.
Donc :
- Lorsque le passager est en haut, Fc est vers le haut.
- Lorsque le passager est en bas, Fc est vers le bas.
- Lorsque le passager est "au milieu à gauche", Fc est vers la gauche.
- Lorsque le passager est "au milieu à droite", Fc est vers la droite.
Fc est radiale (sa direction est celle de la droite passant par le centre du cercle et le centre d'inertie du passager), et elle est dirigée (sens) vers l'extérieur du cercle.
Mais si je prends un référentiel terrestre j aurais une autre réponse alors?
La quand le passager est en haut alors la force centripète est vers le bas et donc négative?
Quand il est en bas la force centripète est alors vers le haut et donc positive?
Quand il est au milieu a droite elle est alors vers la gauche?
Quand il est au milieu a gauche elle est alors vers la droite?
Le poids lui sera toujours dirigé vers le bas donc toujours négatif.
Mais je comprends pas alors que quand le passager est en haut et que la force centrifuge est vers le haut qu elle soit négative car vous avez écris -mv2/r et non positive?
Et pourquoi dans l'expression F = P - Fc = mg - mv2/r c'est pas -mg? vu que le poids est dirigé vers le bas?
Mais si je prends un référentiel terrestre j aurais une autre réponse alors?
L'approche est un peu différente ... mais les conclusions restent les mêmes.
Quelques mots sur les forces centripète et centrifuge sur ce lien :
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