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Théorème de l’énergie cinétique

Posté par
physicien444
29-05-20 à 13:38

Bonjour, j'ai du mal avec cet exercice :

Après l'ouverture de son parapente, un parapentiste descend en suivant une pente oblique et rectiligne AB = 1 000 m de dénivelé ZA - ZB = 200 m, à la vitesse constante de valeur v=6,0 m/s. On considère que le système constitué par le parapentiste avec son équipement a une masse de 100 kg.

A) Modéliser la situation, sans souci d'échelle mais de façon cohérente, en représentant les forces qui s'exercent sur le système, modélisé par un point matériel, pendant la descente.

B) Donner les caractéristiques (direction, sens, norme) de la force, supposée constante, exercée par l'air sur le système.

C) Évaluer le travail de la force exercée par l'air sur au cours d'une descente de dénivelé égal à 200 m.

Posté par
gbm Webmaster
re : Théorème de l’énergie cinétique 29-05-20 à 15:07

Bonjour,

Je te conseille de commencer par étudier attentivement ces deux fiches de cours (clique sur les maison) :

[lien]

En particulier celle-ci qui donne des exemples d'application :

[lien]

Ensuite, je te laisse nous proposer tes piste de résolution pour qu'on puisse échanger là-dessus.

Posté par
physicien444
re : Théorème de l’énergie cinétique 29-05-20 à 20:16

OK merci beaucoup pour ces fiches très complètes et utiles !

A) bilan des forces : le poids du parapentiste, la réaction de l'air et la force de traction de son déplacement ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Théorème de l’énergie cinétique 29-05-20 à 21:04

Concernant le poids du système étudié : ok

En revanche pour les suivantes, relis attentivement tes deux propositions :
- la réaction de l'air : le terme de "réaction" ne doit renvoyer qu'à la réaction exercée par le sol (ou un support), ce qui n'est pas le cas ici ;
- " force de traction de son déplacement" : ça ne renvoie à aucune force connue, je te mets même au défi de me la définir.

Posté par
physicien444
re : Théorème de l’énergie cinétique 29-05-20 à 21:32

c'est plutôt la force exercée par l'air sur le système ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Théorème de l’énergie cinétique 29-05-20 à 21:47

Oui il y a la force de frottement exercée par le fluide (ici l'air) sur le système {parapentiste + équipement}

Remarque : on peut également tenir compte de la poussée d'Archimède mais on va la supposer négligeable ici.

Vois-tu d'autres forces ou pas ?

Posté par
physicien444
re : Théorème de l’énergie cinétique 29-05-20 à 21:53

Peut-être la traînée ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Théorème de l’énergie cinétique 30-05-20 à 09:42

Bonjour,

On modélise tous ces aspects dans notre fameuse force de frottement fluide exercée par l'air sur le système .

On peut donc passer à la question B, on considère qu'il n'y a que deux forces dans notre situation.

Pour poster un schéma :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q05 - Puis-je insérer une image dans mon message ? Comment faire ? Quelle image est autorisée ?

Posté par
physicien444
re : Théorème de l’énergie cinétique 30-05-20 à 11:05

Mon schéma est-il cohérent? Merci

Théorème de l’énergie cinétique

Posté par
gbm Webmaster
re : Théorème de l?énergie cinétique 30-05-20 à 12:59

Attention, les forces doivent d'appliquer au système étudié, assimilé à un point matériel.

Je pense avoir compris ce que tu entendais par "le poids du parapentiste, la réaction de l'air et la force de traction de son déplacement ?", je vais donc reprendre le bilan des forces appliquées au système pour éviter toute confusion.

En réalité, la personne qui pratique du parapente plane suivant une trajectoire rectiligne AB, parcourue a vitesse constante et inclinée d'un angle par rapport a l'horizontale.

* Le système est {personne + parapente} ;

* Le référentiel est le sol, référentiel terrestre supposé galiléen ;

* Bilan des forces :

- Le système est déjà soumis à son poids \vec{P}

- L'air exerce sur le parachutiste :

une force \vec{F} dirigée vers le haut, appelée portance qu'on supposera perpendiculaire à la trajectoire : elle ne travaillera donc par quand on appliquera le théorème de l'énergie cinétique ;

et une autre force \vec{T}, appelée traînée qui s'oppose au déplacement, tout en supposant qu'elle est tangente à la trajectoire AB.

la résultante à ces deux force est ce qu'on appelle la force aérodynamique \vec{F_a} = \vec{F} + \vec{T}

On négligera la poussée d'Archimède devant le poids du parachutiste.

Il y a donc quelques corrections à apporter à ton schéma



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