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Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton - TS

Posté par
MENTHOL
11-02-17 à 23:23

Bonjour, Bonsoir,
J'ai un devoir à rendre à la rentrée mais je bute sur certaines questions, un peu d'aide serait bienvenue.

Une luge glisse sur une piste horizontale à la vitesse de 18km/h. Pour éviter une collision, le lugeur exerce une force de freinage\vec F de valeur 80N parallèlement à la piste, jusqu'à l'arrêt de la luge.
On supposera que le déplacement de la luge se fait sans frottement (frottements négligeables devant la force de freinage).

Donnée : masse du système  {luge +lugeur}: m=80kg

1) Effectuer le bilan des forces extérieures s'exerçant sur le système {luge +lugeur}. Représenter sans soucis d'échelle ces forces sur un schéma.
2) Ajouter sur le schéma de la question 1 les vecteurs vitesse et accélération. Expliquer.
3) Le principe d'inertie s'applique-t'il sur le système? Pourquoi?

Newton a énoncé la 2ème loi qui porte son nom: Dans un référentiel galiléen, la somme des forces extérieurs s'appliquant à un système est égale à la masse du système multipliée par son vecteur accélération : \sum{}\vec F_e_x_t=m\times \vec a  .


4) Écrire l'équation vectorielle de cette loi appliquée au système  {luge+lugeur} de masse m.
5) Le mouvement étant vectorielle, quelles forces s'exercant sur le système s'annulent ? En déduire l'équation vectorielle de la question 4.
6) En déduire la valeur du vecteur accélération.
7)En combien de temps s'arrête le lugeur.

Ce que j'ai fait:

1)Bilan des forces :
Poids \vec P
Réaction Normale \vec R_n
Force de freinage \vec F

J'ai fait le schéma: j'y ai représenté le poids avec un vecteur vertical vers le bas,  la réaction normale perpendiculaire au support avec un vecteur vertical vers le haut et enfin la force de freinage en biais vers le bas. (Je ne sais pas comment le poster ici ni comment le mettre sous format numérique)

2) J'ai rajouté le vecteur accélération et le vecteur vitesse, ils sont de sens opposés car la luge glisse selon un mouvement rectiligne ralenti car le lugeur freine pour éviter une collision.

3) Le principe d'inertie ne s'applique pas: le centre d'inertie du système n'effectue pas de mouvement rectiligne uniforme.

4) \sum{}\vec F _e_x_t =m \times \vec a donc \sum{}\vec P + \vec F + \vec R_n = m \times \vec a

5)Je suis coincé ici.

Merci d'avance pour votre aide.

Posté par
dirac
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 03:08

Hello

Tu écris

la force de freinage en biais vers le bas

Ce qui n'est pas cohérent avec l'hypothèse faite dans l'énoncé:

Citation :
une force de freinage \vec F de valeur 80N parallèlement à la piste


Citation :
une piste horizontale


Refais ton schéma. la question 5) devrait alors se résoudre sans problème ...

Posté par
MENTHOL
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 10:50

Bonjour,
Déjà merci d'avoir répondu.
Mais même en replaçant correctement mon vecteur \vec F, je ne vois pas quelles forces pourraient s'annuler.  La question étant 5) Le mouvement étant horizontal,quelles forces s'exerçant sur le système {luge +lugeur} s'annulent? En déduire l'équation vectorielle simplifiée de la question 4.

Posté par
dirac
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 12:06

Hum hum ...

Et avec un petit dessin, c'est mieux? (celui demandé à la question 2)

Tu as écrit:

\vec P + \vec F + \vec R = m . \vec a

(le signe x est inapproprié ici, la multiplication scalaire est symbolisée par un . )

La résultante des forces est colinéaire à \vec a

\vec a, \vec F sont colinéaires à  Ox

\vec P, \vec R  sont colinéaires à  Oy

Peux tu conclure?

Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton

Posté par
MENTHOL
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 13:48

Aah je crois que je vois, on a \sum{} \vec F = m. \vec a. Mais je ne vois pas comment je pourrai calculer \vec a.

Posté par
MENTHOL
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 13:50

Ça a l'air totalement faux.

Posté par
dirac
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 15:18

En décomposant suivant les axes verticaux et horizontaux tu as:

\vec P + \vec R = \vec 0

et

 \vec F  = m . \vec a

Sachant que l'intensité de la force F est une donnée de l'énoncé ( || \vec F || = 80  N)

Posté par
dirac
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 15:19

C'est bon tu es "remis en selle"?

Posté par
MENTHOL
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 17:07

Bah à vrai dires, quand c'est de la physique je suis largué mais j'essaie de comprendre et de faire par moi même.
--------
J'ai donc \vec F = m.\vec a d'où \vec a=\frac{\vec F}{m}= \frac{80 N}{80kg}=1 N/kg.
Je sais que c'est pas possible car \vec a est en m/s2

Posté par
dirac
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 17:59



Citation :
Je sais que c'est pas possible car \vec a est en m/s2


Nous avons tous des certitudes dont nous devons (devrions?) nous méfier

1 newton = 1 kilogramme x mètre / seconde2  

La Terre est sauvée! Je suis tout de même surpris par ton commentaire, car écrire la 2nde Loi de Newton :

Citation :
\sum{}\vec F _e_x_t =m . \vec a


Ne te posait pas de problème précédemment! Donc pourquoi ce doute maintenant ...

Posté par
MENTHOL
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 20:53

Waah je savais pas,j'ai appris quelque chose mais on n'a  toujours pas vu la deuxième loi en cours. Donc pour trouver le résultat de la question 7, j'ai fait a= \frac{\Delta v}{\Delta t} a= \frac{\frac{18}{3,6}}{\Delta t} donc\Delta t = \frac{18}{3,6} \times 1 = 5 sec

Posté par
dirac
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 12-02-17 à 22:48



Après, le modèle décrit par l'énoncé est très bancale: si après 5 sec la force n'est pas annulée, la luge repart en arrière.  A force de vouloir faire simple ...

Posté par
MENTHOL
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 13-02-17 à 00:01

En tout cas merci beaucoup de votre aide et de votre patience face à ma nullité
Encore un grand merci.

Posté par
dirac
re : Vecteur Vitesse et accélération - Lois et forces de Newton 13-02-17 à 07:50

Citation :
face à ma nullité


Oh là ... Elle est loin d'être avérée

Face à de nouveaux types d'exercices/questions il est important de:

1) développer des techniques d'analyses dans le contexte des lois physiques (il faut donc aussi s'être approprié le cours)
2) répéter, répéter et répéter ...

Allez courage!



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