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Variation de quatité de mouvement

Posté par
pppa
23-08-09 à 18:29

Bonjour

un autre exercice que j'ai essayé de faire et apparemment ça ne colle pas ; là il n'y a pas de réponse mais à la fin une indication pr se vérifier et ça ne marche pas.

Je précise ; j'ai choisi un repère orthonormé (O;;), je choisis le sens trigonométrique direct pr l'orientation
et pr quantité de mouvement j'écris qdm.

Enoncé :

2 solide de masses m1 = 200 g et m2 = 100 g sont fixés rigidement l'un à l'autre. l'ensemble peut se déplacer sans frottements sur un plan horizontal sur lequel i constitue un système mécaniquement isolé.
Le centre d'inertie du système a un mouvement rectiligne uniforme  de vitesse 5 m.s-1, du sud vers le nord.
Les 2 solides se séparent. Le centre d'inertie du premier va enligne droite vers le nord-ouest, son vecteur vitese a pr norme 4 m.s-1, formant un angle de 45° avec le vecteur vitesse initial.

a/ construire le vecteur qdm de l'ensemble avant la séparation et celui de chacun des 2 solides après la séparation
b/ construire les vecteurs représentant les variations de qdm  des  2 solides ; vérifier que ces 2 vecteurs sont opposés

Je résume ce que j'ai trouvé :

vecteur qdm du système avant séparation : (m1+m2).||||, soit une qdm de 1500 g.m.s-1

vecteur qdm du 1er solide après le choc :
m1.||1||(cos 135° +sin 135° )

vecteur qdm du 2ème solide après le choc :
m2.||2||(cos x° +sin x° )

La somme vectorielle de ces 2 vecteurs qdm est égale à celle du système avant le choc donc :
(m1+m2).|||| = m1.||1||(cos 135° +sin 135° )
+ m2.||2||(cos x° +sin x° )

J'en déduis que :
(m1+m2).|||| = m1.||1|| sin 135 ° + m2.||2|| sin x°
et
m1.||1|| cos 135 ° + m2.||2|| cos x° = 0

On connaît m1, m2, ||||, ||1||

Je passe les détails des calculs (j'ai pris cos 135 ° = \frac{-\sqrt{2}}{2} et sin 135 ° = \frac{\sqrt{2}}{2}
j'arrive à ||2|| sin x  = 15-42 et
||2|| cos x  = 42

J'en déduis tan x = (15-42)/42 soit x \approx 58.81 ° et ||2|| \approx 10.92 m.s-1.

En finale je trouve que la 1ère qdm varie de - 200 m.s-1, et la 2ème de + 592.

Donc ça va pas

Merci de me dire où je me trompe

merci bcp d'avance

Posté par
Kaela
re : Variation de quatité de mouvement 24-08-09 à 15:08

Bonjour , voici ce que je pense de ton exercice :

En mécanique classique, la quantité de mouvement d'un point matériel de masse m\, animé d'une vitesse \vec{v}, est définie comme produit de la masse et de la vitesse :

\vec{p}=m\vec{v}

C'est donc, comme la vitesse, une grandeur vectorielle.

L'unité SI de la quantité de mouvement est le kg \cdot m \cdot s-1.

cos 135° = - cos 45° ( elle est là ton erreur) car

Citation :
formant un angle de 45° avec le vecteur vitesse initial.


la véritable équation est :

\vec {p1} = m1 . \vec {v}.cos45° ( dsl pour la présentation)

tu fais la même chose pour l'autre .

Le reste coule de source.

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 24-08-09 à 16:37

Rebonjour Kaela.

Ah d'accord ...:o

Je vais essayer avec ton équation vectorielle ; moi je me suis basé sur le reprère choisi comme on ns dit tjs de le faire ds un repère terrestre (ou géocentrique), et donc 0° pr moi c'est plein est, donc j'avais pense NO = 135 °.

Je te tiens au courant ce soir ou demain de ce que je trouve

Merci encore

Posté par
Kaela
re : Variation de quatité de mouvement 24-08-09 à 16:52

Pour l'histoire du repère , cela vient d'une confusion . En faite , tu as stipulé au tout début que tu utilisais un repère orthonormé.

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 24-08-09 à 17:37

Rebonjour

Bah oui ; il fallait pas ?

A + tard ; merci

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 24-08-09 à 23:07

bonsoir

il doit y avoir une erreur + fondamentale ; j'ai repris mes calculs avec angle  de 1 = 45 ° ; je trouve pr 2 un angle de -14.83 °  avec 2 équations à partir de ||2||, et qd j'applique la valeur trouvée pr l'angle je ne trouve pas pareil pr ||2|| ds les 2 équations...

:? Si qqn a le courage de reprendre point par point pr chercher l'erruer, je lui dis merci d'avance

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 25-08-09 à 09:00

bonjour
j'ai refait le pb calmenment et reposé ce matin, avec un schéma et la règle du parallélogramme ; hier je m'étais trompé ds mes produits en croix pr avoir la tangente du vecteur qdm de m2 avec l'axe SN (que je prends comme axe des abscisses).

Là au - je trouve même vitesse avec mes 2 équations, à savoir pr m2
angle de -31.2 ° avec l'axe SN et vitesse après choc de \approx 10.92 m.s-1. Ca colle avec mon schéma.

ce que je ne comprends pas la fin du pb avec les variations de qdm qui se compensent:
je suis pas sûr ce que j'écris mais pr moi avant le choc, le premier solide avait une qdm de 1000 ds le sysstème fixé rigidement, le deuxième de 500 ; après le choc ils ont resp. 800 et 1092 ???
Donc le premier aurait perdu 200 et le deuxième gagné 592 :? alors qu'on dit que ça devrait se compenser si je comprends bien ? Et c'est ça que je ne comprends pas ,et que svp il faudrait m'expliquer

Pr le reste je pense que j'ai compris

Merci pr votre aide

Posté par
Kaela
re : Variation de quatité de mouvement 25-08-09 à 15:27

je me suis trompé donc reprenons ensemble le calcul.

a) soit la quantité de mouvement du premier solide après séparation

P = m . \vec{v1}

0.2 x 4 = 0.8 kg.m.s-1

Sinon s'il forme un angle de 45° degré avec le vecteur vitesse initial avant la séparation , la vitesse de ce dernier serait de :

\frac {8} {\sqrt2} = 5.65 m/s

Don pour le deuxième vecteur , il faut appliquer un angle de 45 0 , ce qui donnera 2.8 m/s.

b) Le théorème s'énonce alors ainsi : la variation de la quantité de mouvement du système est égale à la somme des forces extérieures s'exerçant sur le système .

Or ici  , la vitesse est constante donc le principe d'inertie s'y applique.

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 25-08-09 à 18:48

Bonjour Kaela

d'abord je te remercie d'essayer de m'aider mais alors là je comprends plus

Citation :
Sinon s'il forme un angle de 45° degré avec le vecteur vitesse initial avant la séparation , la vitesse de ce dernier serait de :

= 5.65 m/s


Mais le vecteur vitesse initial c'est pas 5m.s-1 comme dit l'énoncé ?

par contre le théorème de la variationd e quantité de mouvement je ne m'en rappelais plus

Je refléchis à nouveau à partir de ce que tu as écris et que je comprends

Ciao !

Posté par
Kaela
re : Variation de quatité de mouvement 26-08-09 à 14:28

cos 45° = coté adjacent / hypoténuse

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 26-08-09 à 22:39

Bonsoir Kaela, bonsoir à tous

Je ne comprends plus Aiuto !

Déjà estce qu'on est d'accord que
1/ la qdm du système avant séparation est 1500 g.m.s-1 ; je pense que oui
2/ Après qd on parle des VARIATIONS de qdm des deux solides, est-ce que ça veut bien dire que ce qu'a perdu un des 2 solides en qdm, l'autre l'a gagné puisque le système étant mécaniquement isolé, il y a conservation de la qdm ?
3/ le vecteur  qdm du premier solide après séparation est
   1 = 4002 + 4002
4/ le vecteur  qdm du 2ème solide après séparation est
   2 = 100||2||cos x + 100||2||sin x
5/ 1 + 2 = 1500

Parce que si ces bases sont aps bonnes, je peux pas trouver ; merci bcp de me dire si c'est bon ou ce qui ne va pas

  

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 28-08-09 à 18:05

Bonjour

je suis encore là ; personne pr m'aider ?:? Je suis passé à autre chose mais j'abandonne pas celui-là

merciiiiiiiiii

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 29-08-09 à 18:06

Coucou  encore moi

Je lache pas l'affaire ; il y a bien qqn pr me répondre

merci

Posté par
Kaela
re : Variation de quatité de mouvement 30-08-09 à 12:26

Bonjour désolé pour le retard

Seules les forces extérieures agissant sur le système peuvent en modifier la quantité de mouvement.

Donc si la force extérieure résultante Fext qui s'exerce sur un système est
nulle, sa quantité de mouvement totale P reste constante. Il s'agit de la loi de
conservation de la quantité de mouvement.

donc m1 . v1 = m2 .v2

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 30-08-09 à 17:34

bonjour Kaela

t'excuses pas pr le retard : tu fais ce que tu peux et c'est déjà bien merci

Ce que tu m'écris je le comprends et je le sais

Ce que je ceux maintenant c'est pouvoir établir que, la qdm du système restant inchangée du fait de la loi de la conservation de la qdm, ce qu'a gagné une partie en qdm, l'autre l'a perdu après le détachement; c'est ce qu'ils demandent à la fin de l'exercice.

C'est vrai que ces derniers jours je suis passé à autre chose mais j'abandonne pas. Si c'est possible je voudrais qu'on me dise si pr les 5 réponses que j'ai trouvées c'est correct ou pas (cf mon mesage du 26 08 22 h 39)

Merci d'avance à toi et à ts ceux qui pourront m'aider

Posté par
Coll Moderateur
re : Variation de quatité de mouvement 02-09-09 à 09:30

Bonjour à tous les deux,

pppa >> Tu me demandes de jeter un coup d'œil...

Je trouve que tu as trouvé les valeurs de la vitesse et de l'orientation du deuxième mobile mais en prenant, selon moi, de grands risques.

Il faut fixer l'origine des angles par exemple selon
Les projections sur sont alors en cosinus(angle)
Les projections sur sont alors en sinus(angle)

Je trouve bien pour la deuxième question que les deux vecteurs variation des quantités de mouvement sont opposés.
Leurs projections sur sont égales et opposées ; de même que leurs projections sur

Posté par
Coll Moderateur
re : Variation de quatité de mouvement 02-09-09 à 11:14

Les vitesses (en m.s-1) :

3$ \vec{v}\,:\,\|{0\\5}       3$ \vec{v_1}\,:\,\|{4\,\cos(135^\circ)\\4\,\sin(135^\circ)}       3$ \vec{v_2}\,:\,\|{10,92\,\cos(58,8^\circ)\\10,92\,\sin(58,8^\circ)}

Les quantités de mouvement (en kg.m.s-1) :

3$ \vec{m_1\,v}\,:\,\|{0\\1}       3$ \vec{m_2\,v}\,:\,\|{0\\0,5}       3$ \vec{m_1\,v_1}\,:\,\|{0,8\,\cos(135^\circ)\\0,8\,\sin(135^\circ)}       3$ \vec{m_2\,v_2}\,:\,\|{1,092\,\cos(58,8^\circ)\\1,092\,\sin(58,8^\circ)}

Les variations des quantités de mouvement (en kg.m.s-1) :

3$ \Delta\,(\vec{m\,v})_1\,:\,\|{-0,566\\-0,434}       3$ \Delta\,(\vec{m\,v})_2\,:\,\|{0,566\\0,434}

Tu devrais avec ceci pouvoir vérifier tes calculs !

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 02-09-09 à 18:23

Bonjour Coll ;

ca y'est j'ai compris, tout compris.
Les calculs, pas de pb, et mon repère de départ correspondait à celui que tu as choisi.

ce que j'ai eu du mal à comprendre, que Kaela a surement compris, mais toi on voit que tu as l'habitude d'expliquer et d'enseigner (Merci qd même à Kaela )
c'est entre quelles quantités, entre quels vecteurs s'applique la variation ; en fait il fallait décomposer \vec{mV_1} et \vec{mV_2} alors que moi je suis resté sur le vecteur global initial, même si j'avais su calculer la qdm de chacune des parties ds le système initial

Grand merci Coll ; tu expliques bien, parce que tu donnes les éléments de réponse pr bien chercher par soi-même ; comme ça j'ai compris
pr tes qualités d'enseignant.
et merci d'être venu sur le sujet alors qu'on parlait d'autre chose en maths
(pas très réglo...)

Posté par
Coll Moderateur
re : Variation de quatité de mouvement 02-09-09 à 18:29

Je t'en prie.

Il y a quand même une hypothèse qui ne semble pas être formulée dans tout cela. C'est que, juste au moment de la séparation (par forces internes au système : ressort, explosif...), les mobiles 1 et 2 avaient le même mouvement que le centre d'inertie commun à ces deux mobiles ; ce qui n'est pas du tout obligatoire...

A une prochaine fois !

Posté par
pppa
re : Variation de quatité de mouvement 02-09-09 à 18:53

C'est vrai, ds les autres exercices du chapitre que j'ai faits il est question de choc, de ressort ou d'explosion

Citation :
juste au moment de la séparation (par forces internes au système : ressort, explosif...), les mobiles 1 et 2 avaient le même mouvement que le centre d'inertie commun à ces deux mobiles

"instinctivement" je l'avais compris comme ça

à bientôt ; merci pr tt



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