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Travail du poids sans longueur

Posté par
Mamzelle_Julia
22-08-09 à 11:02

Bonjour,

Cela fait 1 mois environ que je reviens de temps en temps sur un exercice de physique (type QCM) qui commence à de taper sur les nerfs...

C'est l'exercice classique de l'objet sur un plan incliné d'angle donné.
Le but est de trouver la vitesse à laquelle l'objet revient au point d'origine, en utilisant le théorème de l'énergie cinétique à deux reprises, pour la distance AB et la distance BA, correspondant au retour.

Mais ceci n'est pas mon véritable problème. Pour faire court, je ne comprends pas pourquoi le travail du poids dans la correction est noté "mgsin".

Je sais que l'on peut noter le travail du poids de deux façons, la première se rapportant à la formule générale du travail d'une force, "mg.cos(90-)" et celle spécifique au poids, "mgh" (avec h l'altitude Za - Zb) c'est à dire "mg.AB.sin" (en passant par la trigo)

Je tique donc sur l'absence de la longueur "AB" dans la formule.
Merci à celle ou celui qui prendra de son temps pour m'aider!

Posté par
benji8874
re : Travail du poids sans longueur 22-08-09 à 11:35

Bonjour,

"Pour faire court, je ne comprends pas pourquoi le travail du poids dans la correction est noté "mgsin""

Effectivement ce n'est même pas homogène au travail vu que le sinus est toujours sans dimension. Il faut que ce soit une force "multiplié" par une longueur. La chose plus haut est juste la projection du poids suivant le repère du plan incliné.

"mg.cos(90-)" Ceci est toujours une force, au passage elle est strictement égale à mgsin (voir trigo)

"celle spécifique au poids, "mgh" (avec h l'altitude Za - Zb) c'est à dire "mg.AB.sin" (en passant par la trigo)"

Voilà, là c'est homogène à un travail.

Avez vous cependant pensé que le trajet est AB+BA?

Cordialement,

Benjamin

Posté par
J-P
re : Travail du poids sans longueur 22-08-09 à 11:47

Les 2 relations: W = mg.sin(alpha) et W = mg.cos(90°-alpha) ne sont pas homogènes, c'est à dire que les membres de gauche et les membres de droite n'ont pas les mêmes dimensions, elles sont donc fausses toutes les deux.
  
La relation : W = mg.AB.sin(alpha) est homogène... Elle est donc peut être juste.

Si AB est la distance parcourue le long du plan incliné de l'angle alpha par rapport à l'horizontale par le centre d'inertie de l'objet de masse m, alors |W| = mg.AB.sin(alpha) est le travail du poids de l'objet sur ce trajet.
W est > 0 si l'objet parcourt AB dans le sens de la descente et < 0 si l'objet parcourt AB dans le sens de la montée.

Remarque:

Dans le cas particulier où on aurait AB = 1m, on pourrait écrire W = mg.sin(alpha) mais avec le risque de confusion que cela peut entrainer (pas très sain de faire cela).
  
Sauf distraction.  

Posté par
Mamzelle_Julia
re : Travail du poids sans longueur 22-08-09 à 11:55

En effet j'ai oublié le "AB" dans la formule "mg.AB.cos(90-)".

En ce qui concerne le trajet "AB+BA", ici n'est pas le problème car dans la correction on opère en deux temps, "de A à B" et "de B à A" pour ensuite mettre en commun les deux calculs...

Si cela peut vous éclairer, il est noté : "Ec = -F.AB - mg.sin" , F étant la force de frottements et "F.AB" son travail.

"mgsin" est homogène à une force comme vous le précisez, mais du coup l'expression n'est pas juste, non? Car Ec = somme des travaux, et non des forces, exercés sur l'objet..

Enfin voilà, ce "mgsin" me bloque sérieusement.

Posté par
benji8874
re : Travail du poids sans longueur 22-08-09 à 13:51

@J-P : "Remarque:

Dans le cas particulier où on aurait AB = 1m, on pourrait écrire W = mg.sin(alpha) mais avec le risque de confusion que cela peut entrainer (pas très sain de faire cela)."

effectivement j'ai pensé à cela aussi, vraiment pas sain du tout comme tu l'exprimes.

@ Julia :

"Ec = -F.AB - mg.sin"

Oui ceci peut venir d'ici:

m\vec{a}=\vec{F}+m\vec{g}

Projetons sur le plan
ma=F-mg.sin(\alpha)

On multiple par v
ma.v=F.v-mg.v.sin(\alpha)
 \\ ma.v=\frac{d}{dt}(\frac{1}{2}.mv^2)
 \\ 
 \\ 
 \\ \frac{d}{dt}(\frac{1}{2}.mv^2)=F.v-mg.v.sin(\alpha)
 \\ d(\frac{1}{2}.mv^2)=F.v.dt-mg.v.dt.sin(\alpha)
 \\ v.dt=AB

\frac{1}{2}.mv^2=F.AB-mg.AB.sin(\alpha)

Cordialement,

Benjamin

Posté par
Mamzelle_Julia
re : Travail du poids sans longueur 22-08-09 à 15:10


Je n'ai pas très bien compris votre démarche commençant avec la seconde loi de Newton (ma = sommes des forces) pour arriver à ce résultat, en passant par la vitesse et la dérivée, mais ne vous dérangez pas à me l'expliquer, là n'est pas mon principal problème!

Donc, pour être clair, la formule donnée en correction qui est "Ec = -F.AB - mg.sin" est une formule érronée, de part le manque de la distance AB dans le travail du poids?

C'était surtout là mon problème, je voulais m'assurer que la correction était fausse. Merci de me le confirmer!

Posté par
benji8874
re : Travail du poids sans longueur 22-08-09 à 18:13

Oui, elle est erronée à moins que AB=1m. Mais pareil cela n'a aucun sens de remplacer AB par 1 ici, on ne remplace pas dans une formule littérale par des valeurs les constantes à dimension...

Cette petite démonstration pourquoi? Pour vous montrez que ceci ne vient pas du saint esprit et que nous pouvons voir la dite erreur du coup.

De plus je vais chipoter, soit je n'ai pas saisi le système soit j'ai bien compris et le coup du - devant F.AB et devant mgsinen même temps est vraiment louche.

JP si tu pouvais confirmer, je t'en remercierai


Cordialement,

Benjamin

Posté par
Mamzelle_Julia
re : Travail du poids sans longueur 22-08-09 à 19:38

Merci beaucoup ça me rassure!

Quant au signe négatif devant les deux termes censés désigner les travaux de frottements et du poids (travail du poids erroné certes), ça me paraît normal, l'objet étant en montée, les deux forces (poids et frottements) exerçant chacune un travail résistant.

C'est vraiment l'exercice basique de l'objet de masse m, situé sur une pente qui monte avec une vitesse initiale en A jusqu'au point B et qui redescend...

Posté par
benji8874
re : Travail du poids sans longueur 22-08-09 à 21:59

Bonsoir,

Ok je ne l'avais pas vu dans ce sens mais dans l'autre d'où pourquoi je ne comprenais pas trop.

En effet, pour le signe-, attention pour le chemin BA ce sera un +.

Cordialement,

Benjamin

Posté par
Mamzelle_Julia
re : Travail du poids sans longueur 23-08-09 à 08:38

Oui oui j'y ai pensé.
Merci encore pour votre aide!

Posté par
benji8874
re : Travail du poids sans longueur 23-08-09 à 10:33

De rien,

Je vous en prie

Benjamin



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