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Un jeu de fête foraine
Bonjour
Un jeu de fête foraine à pousser, le plus fort possible, un chariot se déplacant sur des rails, afin qu'il atteigne une cible. Les rails possèdent une partie horizontale AB = l = 1,2m; sur cette partie, un joueur exercesur le chariot une force contante F, d'intensité 120N, parallèle et de même sens que le vecteur vitesse du chariot. La cible est située à l'altitude H = 2,4m par rapport au niveau AB.
Le chariot a une masse m = 5,0 kg. On prendra g= 10 N.kg-1 et Va=0.
1. Calculer l'énergie cinétique acquise par le chariot en B si on néglige les frottements.
2. Pourquoi le chariot est-il susceptible d'atteindre la cible?
3. En réalité, le chariot monte à la hauteur h'=1,9m. Pourquoi n'atteint-il pas la cible?
Le manque de données sur un problème similaire m'a ammené a le réécire. J'ai trouvé, cependant sur les corrcetions que l'énergie cinétique au point B = 120J pour la quetsion 1.
A la question 2, je pense qu'il faut calculer la vitesse du chariot entre les points A et D, mais je n'en suis pas sur et si c'est le cas je ne vois pas comment le faire... un simple th. de L'Ec?
Merci d'avance à celui ou celle qui accordera son temps à mes questions.
Bonjour Sophie
L'énergie cinétique au point B ne vaut pas 120 joules. Pourquoi ? Que vaut-elle ?
Je ne comprends pas bien ce que tu veux dire :
Le manque de données sur un problème similaire m'a ammené a le réécire.
Est-ce que ce que tu as posté est bien ton énoncé ?
oui c'est l'énoncé qui m'est donnée. J'ai fait une précision sur le fait que j'ai réécris ce problème car il exite déjà sauf qu'il y a des données en moins et cela change alors les réponses attendus!
Mais bon ce n'est pas l'essentiel, j'aimerai surtout le résoudre, et pourquoi l'Ec au point B ne vaut pas 120J car la force est contante et on est sur un sol plat donc la hauteur est nulle, nan?
Que vaut cette force ? Sur quelle distance son point d'application se déplace-t-il ?
Comment calcules-tu l'énergie cinétique qu'elle communique au chariot ?
La force correspond à la force exercé par le joueur sur le chariot.
Son point d'application se déplace de 1,2m vu qu'on va de A vesr B.
Je calculerai l'Ec communiqué au chariot de la facon suivante :
Ec(A->B) = WAB(P)
ce qui équivaut à Ec(A->B)= mg(zA-zB)
or zA-zB = 0
dc Ec = 0m.s-1 ?
C'est sa? Mais c'est pas possible, la vitesse n'est pas nulle...
En effet sur la partie horizontale (entre A et B) le poids est une force perpendiculaire au déplacement donc cette force ne travaille pas.
Mais il y a une autre force qui travaille (oh combien... fête foraine !)
La récation R ? avec la relation R = Rn + Rt mais Rt=0 donc R= Rn mais si c'est sa comment peut on connaitre la force de la récation R?
On néglige les frottements, donc la réaction est perpendiculaire aux rails c'est-à-dire que elle non plus ne travaille pas.
Quelle est la force qui met le chariot en mouvement ? Quelle est sa valeur ? Quel est son travail entre A et B ? Quelle est donc l'énergie cinétique en B ?
(suite) j'ai fait un schéma et la réction R est perpendiculaire au sol donc elle s'annule avec le poids logiquement ? ce qui voudrait dire que Rn = R = 0 
la force qui met en mouvement le chariot est celle qu'exerce le joueur. Cette force F= 120N, son travail est nul vu que le chariot est à plat
mais l'Ec en B ne peut pas être égale à zéro vu que le joueur lui donne une vitesse. Il y a quelquechose qui doit m'échapper...
P=mg
P= 5,0x10 = 50N
donc si P + R = 0 et P = 50N
donc R = -50 N
Quand dit-on qu'une force travaille ?
Pourquoi le travail de la force F serait-il nul ?
Tu as déjà poussé des armoires sur un sol horizontal ? Et tu n'as pas eu l'impression de travailler ? Tu sais faire cela sans dépenser d'énergie ?
exacte! ce qui voudrait dire que l'Ec est alors?
L'énergie cinétique est nulle en A et n'est plus du tout nulle en B
Relis ton cours : quand dit-on qu'une force travaille ?
Quelle est la force qui travaille entre A et B ?
On dit qu'un force travaille quand i lest moteur ou résistant
celle entre A et B est moteur
Non.
On dit qu'une force travaille quand son point d'application se déplace. Le calcul du travail se fait par le produit scalaire de la force (représentée par un vecteur) par le déplacement (lui aussi représenté par un vecteur).
Comme l'angle entre la direction de F et AB est nul, cos(F, AB) = 1
Quelle est donc l'énergie cinétique du chariot en B ?
J'espère que tu as compris pourquoi j'ai dit que l'angle entre la force et
était nul :
une force contante F, d'intensité 120N, parallèle et de même sens que le vecteur vitesse du chariot.
bonjour,voici une idée pour résoudre ton exo
[b]1-calculons l'énergie cinétique en B
on utilise le théorème de l'énergie cinétique car ne connaissant pas la vitesse en B(Vb) donc ne pouvant utiliser la relation Ec=1/2 mV2
Ec=
W
avec W= travail de la force F car les travaux du poids et de la réaction sont nulles.
Wf= intensité * longueur AB = 120*1.2= 122.4J
Ec= Ecf-Eci avec Eci= 1/2 mVa2=0 car Va=0
d'où Ec= Ecf= 1/2mVb2 = Wf
donc Ecb= 122.4J
.........
Oui, j'ai compris. Merci Coll. Peut tu m'aider pour la suite?
mamy16, 120*1.2 = 144 et non 122.4! mais merci quand même
Pour la question 2 il faut que je calcule l'Ec entre A et D ?
Pour la question 2 il faut que je calcule l'Ec entre A et D ?
pour la 2ème question je pense kil faut calculer l'énergie cinétique du chariot en D. s'il est positif donc le chariot a atteint la cible et si elle est négative alors le chariot n peut pas atteindre la cible. donc fo prouver que c'est positive.
oh merci énormément de me répondre je commencais a désepérer!
pendant ce temps j'ai fais la chose suivante:
0.5mVD2-0.5mVA2=mgh=WAD(P)
0.5mVD2= mgh + 0.5mVA2
VD2= 2gh
VD= 
2gh
VD= 2x10x2,4
VD
34m.s-1
Mais est-ce le bon résultat et raisonnement?
j pense k fallait pas directement prendre la relation: VD2=2gh car c'est pas démontré à partir d ton raisonnement. au fait le calcul de la vitasse en D, c pour quoi?
ok là je craque, sa fait des heures que je suis dessus et j'en peux plus. Si tu sais quelle est la démarche à suivre pour résoudre cette question pourrais tu me la donner s'il te plait? merci d'avance
désolé mais j'aimerais pas t'induire en erreur pour la suite. donc j préfère m'arrêter là car suis pas sûr à 100% pour la suite
Questions 2 et 3 :
L'énergie cinétique acquise en B va maintenant par le travail résistant du poids être progressivement transformée en énergie potentielle.
Quand toute l'énergie cinétique aura été transformée en énergie potentielle... le chariot s'arrêtera et commencera à redescendre.
On connaît l'énergie cinétique en B, elle vaut 144 joules
Quand toute cette énergie cinétique est transformée en énergie potentielle quel est le gain d'altitude du chariot ?
Comment s'exprime la variation de l'énergie potentielle du système Terre-chariot quand le chariot s'élève d'une altitude h ?
Je n'ai pas compris comment on passe de l'énergie cinétique à l'énergie potentielle?
merci
j'ai fais la chose suivante:
D'après le th. de l'énergie cinétique
EcB->D = WBD[/sub(Fext)
Ec[sub]B-EcD = WAB(P)
EcD = mgh + EcB
EcD + 5.0 x 10 2,4 + 144
EcD = 24 J
Mais je vois pas à quoi correspond cette valeur trouvée. Il faudrait encore 24J au chariot pour atteindre s cible car comme le travail est résitant
144 - EcD = - 120J La valeur étant négative le travail est bien résistant
EcD = -120 + 144 = 24J ... ?
Merci d'avance
Ce que tu démontres là (apparemment sans trop le savoir 
) c'est la deuxième question : le chariot est "susceptible" d'atteindre sa cible.
Le travail nécessaire pour élever de 2,4 m une masse de 5,0 kg vaut :
-WBD(P) = -m. = -m.(-g).
h = 5,0 * 10 * 2,4 = 120 joules
Donc avec une énergie cinétique de 144 joules en B le chariot est "susceptible" d'atteindre la cible.
Troisième question : selon toi pourquoi ne monte-t-il qu'à 1,9 m ?
Je pense que comme en B on a une énergie cinétique de 144 joules puis entre B et D cette énergie diminue puisque le travail est résistant l'énergie cinétique n'est que de 120 joules soit une différence de 24 joules perdus au cours de la montée. Cette énergie cinétique en moins serait donc la raison pour laquelle le chariot ne peut atteindre sa cible.
Mais s'il faut le démontrer par le calcul je vois pas trop!
S'il n'y a pas de frottements entre B et D le chariot a besoin d'une énergie cinétique de 120 joules au point B pour atteindre D
Le chariot a une énergie cinétique de 144 joules en B et cependant il ne monte qu'à 1,9 m c'est-à-dire bien avant D qui est à une altitude de 2,4 m
Pourquoi ?
car le chariot est soumis à son poids donc il attiré vers le bas.
Soumis à son poids le chariot devrait atteindre la cible.
En effet : le travail du poids est m.g.h
L'énergie (cinétique ou mécanique si la référence des altitudes est le plan de AB) en B vaut 144 joules
h = Ec / (m.g) = 144 / (5,0 * 10) = 2,88 m
et la cible n'est qu'à 2,4 m...
Le poids (qui l'attire vers le bas) permettrait au chariot de monter jusqu'à 2,88 m
Il y a une autre raison... (relis bien la première phrase, et même les premiers mots 
de mon message de 12 h 29)
cela veut dire qu'il n'y pas de frottements entr B et D donc le chariot n'a pas besoin de 144 joules mais de 120 joules, donc si l'énergie cinétique diminue, la vitesse diminue. c'est pourquoi le chariot n'atteind que 1,9m .
Le calcul de l'énergie cinétique en B a été fait "si on néglige les frottements".
Si le chariot ne monte pas (loin de là) jusqu'en D alors qu'il aurait assez d'énergie cinétique en B pour atteindre D s'il n'y avait pas de frottements, c'est parce qu'il y a des frottements entre B et D qui consomme une part importante de l'énergie (et la transforme en chaleur). Ces frottements sont peut-être "involontaires" mais, s'agissant d'une fête foraine, ils sont même peut-être volontairement introduits pour diminuer le nombre de personnes qui gagnent un lot...
Donc en résumé s'il atteint que 1,9 m et non pas la cible située à 2,4 m c'est parce qu'il y a des forces de frottements.
ok. Merci beaucoup pour ton aide Coll se fut très gentil de ta part. J'ai un dernier service à te demander est ce que tu peux regarder le problème qui a pour titre "skateboard" stp que je puisse conclure dessus. merci d'avance.
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