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Un skieur sur une piste inclinée

Posté par
lulu33
01-11-18 à 11:07

Bonjour,
J'ai un exercice à faire pour la rentrée mais les questions me sont confuses...

Un skieur de masse m=70kg descend une iste rectiligne à vitesse constante, inclinée d'un angle =20° par rapport à l'horizontale. Les frottements de l'air et la piste sur le skieur sont assimilés à une force unique f supposée constante au cours du mouvement. Un axe (Bz) est orienté verticalement vers le haut.

Questions:
a. Réaliser le bilan des forces exercées sur le skieur. Pour chaque force, préciser si elle est motrice, résistante ou si elle ne travaille pas. Si elle travaille, dire si elle est conservative ou non.
b. Exprimer la variation d'énergie mécanique Em(B)-Em(A) entre les points A et B de coordonnées zA et zB.
c. A l'aide du théorème de l'énergie mécanique donner l'expression littérale de la valeur de f de la force des frottements f en fonction de m, g et .
d. Calculer cette valeur.

Mes réponses:
a.  Le poids P est une force conservative. zA>zB donc P est une force motrice. La neige exerce une force R avec R=RN+f1. L'air exerce une force f2 sur le skieur. R et f2 sont des forces de frottements donc leur travail est résistant et leur force est non conservative.  Et f=f1+f2.

C'est à partir de la b. que je ne sais plus trop quoi faire...

b. Le système est soumis à des forces conservatives (P et f) et non conservatives (f1 et f2) qui travaillent alors son énergie mécanique ne se conserve pas. Sa variation est égale à la somme des forces non conservatives:
Em=Em(B)-Em(A)=AB(f)=WAB(f1)+WAB(f2)

Je ne sais plus quoi faire à partir d'ici...

Merci de votre précieuse aide

Posté par
lulu33
re : Un skieur sur une piste inclinée 01-11-18 à 12:32

Posté par
krinn Correcteur
re : Un skieur sur une piste inclinée 01-11-18 à 13:30

Bonjour
Ici on te demande de ne considérer qu'une force de frottement globale f
(Qui effectivement peut se décomposer en f1+f2 comme tu l'as écrit, mais ici c'est hors sujet, on ne décompose pas la force f)

Donc:

A) P, poids, force motrice conservative
RN : réaction normale , ne travaille pas
f : force de frottement , force résistante et non conservative

B) f est constante et on connaît son sens et sa direction
WAB(f)= ...

(Vecteurs en gras)

Posté par
krinn Correcteur
re : Un skieur sur une piste inclinée 01-11-18 à 13:37

b) pardon, on te demande Em entre A et B dans cette question

C) c'est là que tu écris
WAB(f) = Em
Pour trouver f

Posté par
lulu33
re : Un skieur sur une piste inclinée 01-11-18 à 15:03

krinn merci de ton aide.
Mais ce qui me dérange c'est qu'on dit que f est constante au cours du temps (énoncé) puis après on montre que f est non conservative alors que dans mon cours c'est écrit que toutes les forces constantes sont conservatives...

Posté par
lulu33
re : Un skieur sur une piste inclinée 01-11-18 à 15:11

J'ai trouvé que Em=-mgzA et que f=mgsin

Posté par
krinn Correcteur
re : Un skieur sur une piste inclinée 01-11-18 à 16:36

Attention!
Une force est conservative si le travail de cette force entre deux points A et B ne dépend pas de la trajectoire suivie.

La force de frottement f n'est ici constante que sur une trajectoire particulière reliant A et B (piste rectiligne)
Si la piste n'est pas rectiligne il est clair que f ne peut pas être constante en direction (puisque f est opposée à la vitesse, donc sa direction est la tangente à la trajectoire )
Or pour qu une force constante soit conservative il faut qu elle soit constante (cad ici un vecteur constant) quelle que soit la trajectoire suivie !

Ça marche bien avec le poids d'un corps (dans une petite zone proche de la surface terrestre par ex.) car il est bien constant en tout point de cette zone(vecteur P constant) quel que soit le chemin suivi pas le corps.

Mais pas avec une force de frottement dont la direction dépend de la vitesse du corps etudié

Posté par
krinn Correcteur
re : Un skieur sur une piste inclinée 01-11-18 à 16:42

B) que vaut Em par définition?
Que vaut Em en A?
Que vaut Em en B?
Que vaut Em= Em(B) - Em(A) ?



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