DM mécanique

[Sophie 1ereS]

Bonjour, j'ai un DM à faire mais je bloque sur un exercice, voici l'enoncé:

Un skieur descend une piste enneigée a une vitesse constante. Si les frottements de l'aire peuvent etre négligés, ce n'est pas le cas des frottements entre la neige et les skis. Ceux-ci élèvent en effet la température de quelques degrés sous la semelle et des gouttlettes se forment entre le ski et la couche de neige. Le skieur ne glisse donc pas sur la neige mais sur un tapis de gouttes d'eau.

Données
- Masse du skieur et de son equipement M=65kg
- Pour faire fondre un kilogramme de neige à 0ºC, il faut lui fournire l'energie Emassique=3,3 x 10^5J.kg-1

a/ Decrire les échanges d'energie entre le skieur muni de son equipement et le milieux extérieure.

b/ On suppose que toute l'energie transférée par le skieur sert a faire fondre de la neige dont la temperature est a 0ºC. Calculer la masse de neige fondue par le passage du skieur pour une variation d'altitudes de 50m.

Merci de m'aider sur ces deux questions.

[SoS(38)]

Bonjour Sophie,

Il faudrait que vous voyez les énergies mises en jeu et comment on a passage de l'une à l'autre (conversion).

Ensuite, il faut essayer de voir ce que cela donne du point de vue des échanges thermique.

Bon courage.

[Sophie 1ereS]

a. je ne comprend pas quels sont les échanges d'energie entre le skieur et le milieu exterieur, je suppose que c'est de l'énergie potentielle et de l'énergie cinétique masi je ne sias pas comment le justifier.

merci d'avance

[SoS(38)]

Oui il y a ces deux notions : Ec et Ep

Voyez ce qui se passe quand le skieur descend du point de vue énergétique.

Qu'en est-il de l'énergie cinétique sachant que la vitesse est constante?

[Sophie 1ereS]

Je ne sais pas ce qui se pase quand le skieur descend du point de vue energetique, je croit qu'il y a une libération d'énergie et des frottements qui se produissent à cause de l'air.

Sur l'énergie cinétique je ne sias pas quoi dire de plus.

[SoS(32)]

Bonjour,
Je prends la suite de mon collègue.
Il vous faut utiliser les relations ou les définitions de ces énergies. L'énergie potentielle de pesanteur dépend de la masse qui ne varie pas et de la hauteur. Si le skieur descend de 50 m. Que dire de son énergie potentielle ?
L'énergie cinétique, elle, est une énergie de mouvement qui dépend de la masse et de la vitesse. Que dire de ces deux paramètres dans la situation qui nous intéresse ? que dire alors de l'énergie cinétique. Par conséquent, que peut on en déduire des échanges d'énergies avec l'extérieur ?

[SoS(32)]

De plus, on considère que les frottements avec l'air sont négligeables ce qui n'est pas le cas des frottements entre le skieur (les skis) et la neige.

[Sophie 1ereS]

pour l'énergie potencielle elle diminue car l'heuteur diminue aussi. L'énergie cinétique augmente à cause de la vitesse,les frottements entre les skis et la neige font que la surface sous plus lisse et donc que la vitesse augmente.

[SoS(32)]

Bonjour, en effet l'énergie potentielle diminue car l'altitude diminue. Par contre, l'énergie cinétique reste constante car la vitesse ne varie pas. Par conséquent, il y a perte d'énergie par le skieur, cette énergie n'est pas transformée en énergie cinétique car la vitesse ne varie pas. Cette énergie est donc utilisée pour faire fondre la neige ce qui vous permet de réfléchir à la questions suivante.

[Sophie 1ereS]

Merci, donc l'énergie cinétique se transforme en énergie potentielle, si j'ai bien compris...

pour la question b. je ne sais comment calculer la masse de neige qui fond. il faurait peut être utilise la donnée sur l'énergie mécanique pour trouver l'énergie cinétique puis trouver la vitesse et on pourrait calculer la masse de la neige avec la masse du skieur la vitesse trouvé et l'énergie cinétique trouver... mais je croit pas...

Merci d'avance

[SoS(32)]

Bonjour, en effet, vous avez le bon raisonnement.
Vous calculez la variation d'énergie potentielle qui correspond à l'énergie perdue par le skieur. Cette énergie est intégralement transmise à la neige qui fond en considérant qu'elle se trouve à 0°C et l'énergie utilisée pour le changement d'état est donnée par Q=m*L avec m la masse de neige qui a fondue et on sait que Q = variation d'énergie potentielle du skieur. Vous connaissez Q et L, on en déduit m !

[SoS(32)]

Attention, l'énergie potentielle ne se transforme pas en énergie cinétique ici puisque la vitesse ne varie pas. Elle se transforme en chaleur et fait fondre la neige par frottement entre les skis et la neige.

[Sophie 1ereS]

Merci, maintenant le problème est que j'ai le bon raissonement mais je ne sais pas comment calculer la variation d'énergie potentielle qui correspond à l'énergie perdue par le skieur. Et je ne comprend pas d'ou vient la formule Q=m*L.

Merci d'avance

[SoS(32)]

Et bien vous savez que l'énergie potentielle se calcule avec Ép= mgz. Donc ici l'énergie perdue correspond à une énergie potentielle de 50m d'altitude puisque le skieur est descendu de 50m. En ce qui concerne Q=m*L regardez votre cours sur l'énergie de changement d'état ou Q correspond à l'énergie de changement d'état d'un corps et L et l'energie massique donnée dans votre énoncé.

[Sophie 1ereS]

Ep=65*9.81*50=31882,5 J Q=65*3,3 x 10^5=21450000, je suis pas sûre des résultats..