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vitesse d'un mobile

Posté par betty (invité) 21-09-07 à 17:35

bonjour
j'ai un exo à résoudre
un mobile de masse m ( 10 m.s-²) est lancé sur un tremplin de longueur OA (1m) et faisant un anlge de 30° avec l'horizontale qui passe par OB (soit AOB triangle rectangle en B).
la vitesse initiale de lancemetn v0 (18km/h) à partir de O est telle que le moblmie est projeté après son passage en A et retombe sur le plan horizontale OB au point M
1/ quelle est la vitessse du mobile à son arrivée sur le plan horizontal (frottement négligeable)?
2/ calculer la hauteur max en metres atteinte par le mobile au point S de sa trajectoire?
Merci d'avance pour votre aide

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 21-09-07 à 18:01

Bonjour,

1) Quelle est l'énergie cinétique en O ? Quelle est l'énergie cinétique en M ? Quelle est la vitesse en M ?

2) Quelle est l'énergie cinétique en A ? Quelle est la vitesse en A ? Quelle est la hauteur maximale atteinte lors de la trajectoire balistique ?

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 21-09-07 à 20:02

ec0= 1/2 m X (5)²
J'ai converti 18 km/h en 5m/s.

mais je ne connais pas le poids du mobile

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 21-09-07 à 20:13

C'est très bien. On conservera m pour la masse.

Tu peux maintenant répondre aux deux questions suivantes :

Citation :
Quelle est l'énergie cinétique en M ? Quelle est la vitesse en M ?


Si c'est nécessaire, relis ce que tu possèdes sur l'énergie mécanique, somme d'une énergie potentielle du système Terre-mobile et de l'énergie cinétique de ce mobile.

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 08:57

Mais dans l'énoncé à quoi correspond g?

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 08:59

Dans l'énoncé en fait je me suis trompée, il s'agit de g+ 10 m.s-²

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 09:04



Là c'est moi qui ne comprends plus... et, bien sûr, je ne peux pas aider si je ne comprends pas.
Il faut que tu recopies très exactement l'énoncé !

g est le symbole habituel de l'accélération due à la pesanteur. Sa valeur est environ g 10 m.s-2
On compte cette accélération positivement ou négativement selon le sens positif choisi pour l'axe vertical (vers le haut ou vers le bas ?)

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 09:11

dans l'énoncé je n'ai que la donnée de g= 10 m.s-², je n'ai pas la masse du mobile

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 09:20

Je répète que l'on n'a pas besoin de la masse du mobile.

Tu as calculé l'énergie cinétique en O elle vaut (1/2).m.52 = 12,5.m joules

Quelle est l'énergie cinétique en M ?

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 09:24

EKM = 1/2 m x v²M
EKM = 0 puisque le mobile arrive à terre non?

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 09:31

On cherche la vitesse juste avant que le mobile ne touche le sol. Quelle est son énergie cinétique à ce moment ? As-tu révisé l'énergie mécanique ?

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 09:46

Je révise comme je peux avec un bouquin toute seule et ça fait 12 ans que je n'ai plus fait de physique dur dur!!! heureusement qu'il ya des personnes patientes comme toi!!
Je trouve Ekk= mgh soit Ekk = m X 10 X 0.5 (la hauteur:sin30° X1)
Donc Ekk = 5 m Joules
je pense qu'il y a un soucis

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 09:57

Il fallait le dire...

L'énergie mécanique qui est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle de position se conserve en l'absence de frottements.

L'énoncé dit qu'il n'y a pas de frottements. Donc l'énergie mécanique est conservée (sa valeur est constante à tout instant, pour toutes les positions)

En particulier, sa valeur est la même en M qu'en O (mais pas seulement ; elle est aussi la même en A, et cela va servir, ainsi qu'en S)
Or en M l'énergie potentielle est nulle, tout comme en O
Donc... l'énergie cinétique est la même en M qu'au départ en O
Donc... la vitesse est la même en M à l'arrivée qu'en O au départ !

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 10:45

donc pour la question 1 la réponse est 18 km/h ou 5m/s est ce bien cela?

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 10:49

Quand applique-t-on la formule variation EK= 1/2 mvb²- 1/2m va²= SOMME W AB (F extérieure)

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 11:33

Par exemple maintenant... Pour calculer la vitesse en A
Une force "travaille", c'est le poids. En s'élevant du niveau de O au niveau de A l'énergie potentielle du système Terre-mobile a augmenté ; de combien ? L'énergie cinétique a donc diminué de O à A ; donc la vitesse a aussi diminué de O à A.

Je te prie de ne pas accorder aux "formules" plus d'intérêt qu'elles ne méritent. De réfléchir aux phénomènes. Ainsi tu progresseras en physique.
Un exercice de physique n'est pas un exercice de mathématiques appliquées.

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 12:00

Voici ce que je trouve mais j'avoue que je m'embrouille fortmeent
Epp au point A = m X 10 X 0.5 soit une augmentation de 5 m joules SOIT 17,5 m joules
je suis perdue

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 12:09

Au départ, en O :
énergie potentielle = 0 (car il faut une référence, adoptons celle-la)
énergie cinétique = 12,5*m joules
énergie mécanique = somme des deux = 12,5*m joules

Au point A :
énergie potentielle = m.g.h = m * 10 * 0,5 = 5*m joules
énergie mécanique : constante puisqu'il n'y a pas de frottements
donc
énergie cinétique en A = 12,5*m - 5*m = 7,5*m joules

Vitesse en A ?

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 12:31

Je trouve la réponse qui suit mais sans utiliser Epp EK est ce normal?
Mon bouquin est très mal expliqué!!!
v= v (v0²- 2gh)
= v (5²- (2X10X0.5))
= v 15  soit 3.87 m/s
est ce bien cela? Ya t-il un autre moyen de trouver avec l'energie potentielle, cinetique et mecanique?
Merci d'être aussi patiente!!!!

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 13:08

On continue avec l'énergie mécanique ... ?

énergie cinétique en A : 7,5*m joules = (1/2)*m*vA2
donc
vA2 = 2 * 7,5 = 15 et vA = \sqr{15}\ \approx\ 3,87\,\rm{m.s^{-1}}

Il y a toujours de nombreuses manières de faire un problème de mécanique. J'ai adopté la manière qui me semblait accessible pour une élève de termninale.

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 13:42

merci c'est bien plus simple de cette manière.
As tu le courage de m'expliquer la question 2?

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 13:52

(Je ne suis pas sûr d'être là tout l'après-midi...)

A partir du point A le mobile est soumis à son seul poids (force verticale)
Au point A il a une vitesse dont on connaît maintenant la valeur ; cette vitesse est inclinée de 30° sur l'horizontale ; elle peut être (comme tout vecteur) décomposée en deux vecteurs : un vecteur vitesse horizontale qui ne variera pas (première loi de Newton ou principe d'inertie puisqu'il n'y a pas de force horizontale qui s'applique sur le mobile "en vol") et un vecteur vitesse verticale qui va varier ; le mouvement vertical est uniformément varié puisque la force qui s'exerce est verticale et constante (c'est le poids).
La connaisannce de cette composante verticale de la vitesse au point A permet de connaître l'altitude maximale atteinte par le mobile.

Mais que dit ton livre et quelles explications souhaites-tu d'après ton livre (qui explique peut-être autrement ; encore une fois, il y a de nombreuses manières de faire) ?

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 14:05

je pense bien tu dois avoir autre chose à faire de ton we!!! encore uene fois merci de prendre du temps pour m'expliquer et j'essaie de faire vite mais c'est pas gagner!!!
Mon livre en fait me donne beaucoup de formules sans trop d'explication et je ne parviens pas à faire le lien avec l'exercice. Faut-il utiliser la 2eme loi de Newton?

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 14:09

Oui, c'est l'une des possibilités. La deuxième loi de Newton te permet de calculer l'accélération du mouvement (vertical) unifomément varié connaissant la force (le poids : m.g) qui s'exerce sur le mobile dont la masse est m

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 14:13

Je ne peux pas l'pplquer puisque je n'ai ni la force ni le poids?

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 14:26

Mais si !
La force est le poids = m.g
et l'accélération sur le mobile est a qui d'après la seconde loi de Newton est telle que
m.a = F = poids = m.g

Donc... l'accélération est g, celle de la chute libre.

Mais tout serait tellement plus simple avec l'énergie !
La composante verticale de la vitesse au point A est vAz = vA.sin(30°) = 0,5.15
l'énergie cinétique correspondant à cette vitesse est (1/2).m.vAz2

Au point le plus haut de la trajectoire cette part de l'énergie cinétique sera transformée en énergie potentielle m.g.h' (en notant h' le supplément de hauteur par rapport au point A)

Donc au-dessus des 0,5 m du point A le mobile va encore monter de h' = vAz2 /(2.g)

sauf erreur : h' = 15 / (8.g) = 15 / 80 = 0,188 m

l'altitude maximale atteinte serait donc 0,5 + 0,188 environ 0,69 m

Que trouve ton livre ?

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 14:32

Mon livre ne me donne que des formules et cet exo provient d'annales mais je n'ai pas le corrigé.
Merci pour toutes es explication. Il est vrai que par le biais de l'énergie et expliqué de cette manière, c'est plus simple.

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 14:36

Je crois qu'il est fini...

Posté par betty (invité)re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 14:38

merci nifiniment
tu devrais etre prof, tu expliques très bien!!!
Merci encore et profite bien de ton we!!

Posté par
Coll Moderateur
re : vitesse d'un mobile 22-09-07 à 14:39

Je t'en prie. Je vais profiter un peu du week-end...
A une prochaine fois !



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