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Travail de force et vitesse

Posté par
y0yo2
25-03-21 à 10:42

Bonjour ! Je rencontre beaucoup de problèmes à résoudre cet exercice, pourriez vous m'aider à comprendre ?

Enoncé
On considère une bille de masse m suspendue par un fil de longeur l. Le dispositif ne subit aucune force de frottements en mouvement. On écarte la bille de sa position initiale (verticale), d'un angla a. Le mouvement du pendule est dans un plan vertical.
z+altitude de la bille à l'instant t.


Données :
a= 25°
l= 35cm
g= 9.8m.s-2
Il y a d'autres données mais elles sont dans la 2eme partie je pense qu'on ne doit pas les utiliser alors

Questions

1 établir le bilan des forces qui sont appliquées

j'ai trouvé le poids , le fil, la pesanteur

2 Calculer le travail de chaque force dans le référenciel terrestre lors du mouvement de la bille entre la position initiale et le premier passage à la verticale z=0

J'ai déjà trouvé le travail du poids :
  Wab (P) = -mg(zB - zA)
L'altitude est de 0 dans les deux cas donc  Wab (P) =-240 J
Mais je n'y arrive pas pour les autres

3 On souhaite connaitre la vitesse v0de la bille lorsqu'elle arrive en z=0 au premier passage (le fil est vertical). Etablir que: v0= 2gl.(1-cosa)

Là je suis perdue..

4 Avec quelle vitesse initiale vA faudrait-il lancer la bille pour que l'angle soit 2 fois plus grand que l'angle a lors du premier passage en B? Donner une expression littérale de v0 puis faire application numérique.

Posté par
gts2
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 11:11

Bonjour,

1- La pesanteur est un concept, pas une force et la force de pesanteur, c'est le poids.

2- Vu la question suivante, il serait judicieux d'écrire (zB - zA) en fonction de la longueur du fil et de l'angle.
Remarque de rédaction : si l'altitude était de 0 dans les deux cas, cela donnerait 0-0=0

Pour la tension du fil, que dire de sa direction par rapport à la direction du mouvement ?

Posté par
y0yo2
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 11:19


1) Ah oui, merci!
Dans ce cas là il n'y a, comme forces, que le poids et la tension du fil

2) Que voulez-vous dire ?
  WAB (P) = -mg(zB - zA) serait alors:

WAB (P) = -mg(l.(1-cosa)), en me basant sur la suite ?

La direction de la tension du fil suit la direction du mouvement et la tension est constante?

Posté par
gts2
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 11:33

La direction de la tension est la direction du fil.
La tension n'est pas constante.

Faites un dessin et représentez la direction du fil et la vitesse : que peut-on en dire ?

Posté par
y0yo2
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 11:53

J'ai le schéma de l'énoncé,
La direction du fil dépend de la bille puisqu'elle a une masse importante  et la vitesse diminue car la vitesse initiale sera plus grande que celle finale ? Travail de force et vitesse

Posté par
gts2
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 12:02

Sur ce dessin représenter la tension du fil (direction le fil) et la vitesse de la bille, que remarquez-vous ?

Citation :
La direction du fil dépend de la bille puisqu'elle a une masse importante

Que voulez-vous dire par là ?

Citation :
et la vitesse diminue car la vitesse initiale sera plus grande que celle finale ?

A éclaircir : marquez des points sur le schéma pour que l'on comprenne ce que vous entendez par finale et initiale (je suppose A pour initial).

Posté par
y0yo2
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 13:53

gts2 @ 25-03-2021 à 12:02

Sur ce dessin représenter la tension du fil (direction le fil) et la vitesse de la bille, que remarquez-vous ?

Citation :
La direction du fil dépend de la bille puisqu'elle a une masse importante

Que voulez-vous dire par là ?

Citation :
et la vitesse diminue car la vitesse initiale sera plus grande que celle finale ?

A éclaircir : marquez des points sur le schéma pour que l'on comprenne ce que vous entendez par finale et initiale (je suppose A pour initial).


Je voulais dire que la direction du fil dépend de la bille car elle est en mouvement
désolé je n'arrive pas bien à m'expliquer

Je pense que le point B peut correspondre à la vitesse finale et le point A à l'initial ? Dans un premier lancé bien sûr

Travail de force et vitesse

Posté par
Kolaas29
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 16:02

***citation inutile supprimée***

Bonjour Yoyo2,

@gts2 vous demandait de représenter la vitesse, c'est à dire le vecteur vitesse, sur le schéma, ainsi que le vecteur représentant la tension exercée par le fil sur la bille. Et de constater, ensuite, qu'il existe une relation particulière entre ces deux vecteurs

Posté par
gts2
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 17:24

Citation :
@gts2 vous demandait de représenter la vitesse, c'est à dire le vecteur vitesse, sur le schéma, ainsi que le vecteur représentant la tension exercée par le fil sur la bille. Et de constater, ensuite, qu'il existe une relation particulière entre ces deux vecteurs


Je suis de retour.
Oui c'est bien cela.

Pour ce qui est du point B, on doit pouvoir interpréter le texte comment étant la hauteur maximale atteinte et donc vitesse nulle, et donc la vitesse finale (en B nulle) est en effet plus faible que la vitesse initiale en A.

La direction du fil ne dépend pas de la bille, mais de l'instant t, oui, à cause du mouvement. Justement pour pouvoir conclure sur le travail, il faut représenter la tension (vecteur) et la vitesse (vecteur) à un instant quelconque.

Posté par
mmalou Webmaster
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 18:10

Bonjour à tous,
Kolaas29, il est d'usage sur nos sites de laisser le premier aidant mener son aide comme il l'entend
Merci

Posté par
y0yo2
re : Travail de force et vitesse 25-03-21 à 21:15

Ah oui excusez moi, j'ai mal compris!
En espérant que ce soit cela, j'ai représenté les deux vecteurs :

Ce qu'on peut voir c'est qu'ils sont en relation grâce à la bille, qu'ils n'ont pas le même sens mais qu'ils se croisent tout de même à un moment donné
donc ça voudrait dire que sans l'un on n'a pas l'autre ?

Merci beaucoup pour votre aide

Travail de force et vitesse

Posté par
gts2
re : Travail de force et vitesse 26-03-21 à 07:36

Bonjour,

La tension T est dans l'autre sens (pensez à la position de repos dans laquelle la tension compense le poids).
Le vecteur vitesse (v) "suit" la trajectoire, dit plus mathématiquement, il est tangent à la trajectoire.

Et donc que peut-on dire de \vec{T}\cdot \vec{v} ?

Posté par
y0yo2
re : Travail de force et vitesse 29-03-21 à 09:20

Bonjour, excusez moi mais je ne pouvais pas répondre plus tôt même si j'aurai bien voulu

je dirai que les deux vecteurs ont le même sens et partent du même système, c'est à dire la bille, mais ne sont pas égaux.
+ les deux vecteurs ne sont pas constant, la vitesse augmente puis diminue et la tension dépend de la position de la bille ;
  Mais je ne vois pas quel lien faire entre les deux

Posté par
y0yo2
re : Travail de force et vitesse 29-03-21 à 10:11

+++ Je viens de comprendre que la tension du fil ne travaille pas donc il n'y a que le travail du poids qui entre en compte
donc WAB(P) = -mg(zB - za)

Posté par
gts2
re : Travail de force et vitesse 29-03-21 à 15:54

C'est bien cela la tension de direction le fil est perpendiculaire à la vitesse.
Et donc le produit scalaire est nul.



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