forces et mouvement

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justin

forces et mouvement

Message par justin » lun. 20 déc. 2021 16:04

bonjour
Je sollicite votre aide pour un exercice de physique. je suis actuellement en classe de 1ère STi2d. Je rencontre des difficultés pour résoudre un exercice de physique sur les forces.
voici le sujet :


une voiture de masse 850kg se déplace à une vitesse constante sur une route rectiligne et horizontale. On admet que les forces de frottement ont pour valeur 100N .

1/ faire le bilan des forces qui s'exercent sur la voiture?
2/ Quelle est la valeur de la force motrice développée par le moteur de la voiture ?
3/ la voiture tracte maintenant une caravane de masse 600kg dont les caractéristiques aérodynamiques rajoutent une force résistante de 200 N . Calculer la nouvelle force motrice développée par le moteur de la voiture.
4/ faire le bilan des force s'exerçant uniquement sur la caravane, toujours en déplacement rectiligne à vitesse constante?
5/ quelle est la valeur de la force de traction exercée par la voiture sur la caravane?
6/ L'attelage aborde toujours à 80 km/h une cote rectiligne de pente 5% (la route s'élève de 5 m pour 100 mètres parcourus)
Quelle est la nouvelle valeur de la traction exercée par la voiture sur la caravane?


Mes réponses
1/ bilan des forces : 4 forces s'exercent sur la voiture
-force de réaction du support : R
- poids : P
- force de frottement de l'air : F
- Force motrice : Fm

2/ selon le principe d'inertie on peut dire que : F= -Fm
on sait que F = 100N donc Fm = 100N

3/ La voiture tracte maintenant une caravane
F= 200+100= 300 N
selon le principe d'inertie on peut dire que F= -Fm
F= 300N donc Fm 300N

4/ bilan des force s'exerçant sur la caravane ('4 forces)
- force de réaction du support R
- Poids P
- force de résistance Fr
- Force de traction exercée par la voiture/caravane Ft

Question 5 et 6 je ne parvient pas à trouver de raisonnement pour parvenir au résultats



Merci d'avance pour votre aide
SoS(4)
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Re: forces et mouvement

Message par SoS(4) » mar. 21 déc. 2021 08:57

Bonjour Justin,
Voici quelques commentaires sur vos réponses :
1) Je suis d'accord avec vous mais vous pouvez préciser votre réponses en précisant les directions, sens et valeurs des forces (notamment du poids) si votre professeur vous a donné l'habitude de le faire.
2) Attention, le PI concerne les 4 forces. Les forces, dans ce cas, s'annulent bien "VECTORIELLEMENT " deux à deux et notamment à l'horizontale comme vous l'avez fait (mais attention : les vecteurs sont opposés et donc les normes ou valeurs sont égales).
3) On étudie le système : caravane + voiture. Réponse juste mais même remarque que précédemment.
4) On étudie ici le système : caravane. D'accord mais même remarque qu'à la 1ère question, vous pouvez préciser les valeurs.
5) Votre raisonnement doit être semblable avec celui de la 2ème question mais frottements de valeur 200 N.
6) Vous devez encore écrire le PI avec les 4 vecteurs forces puis projeter cette relation selon la direction parallèle à la pente. Vous allez ainsi faire apparaître le sinus de l'angle correspondant à la pente.

Restant à votre disposition pour suivre votre démarche.
justin

Re: forces et mouvement

Message par justin » mar. 21 déc. 2021 18:44

Bonjour monsieur,
Je vous remercie beaucoup pour vos réposnes à mes questions. Cependant, je reste bloquer sur la sixième question. Qu'est ce que le PI ?
Je ne comprends pas votre démarche de projection selon la direction parallèle à la pente. Pouvez m'aider ?
Est ce que pour trouver l'angle de la pente, on peut utiliser le pourcentage de la pente et la relation de Pythagore (a² + b² = c²) ?
Pourcentage de la pente : 5 %
Ce ne sont que des hypothèses pour le moment car je ne parviens pas à trouver une solution.
La vitesse doit elle être prise en compte dans le raisonnement ?
justin

Re: forces et mouvement

Message par justin » mar. 21 déc. 2021 18:45

Bonjour monsieur,
Je vous remercie beaucoup pour vos réposnes à mes questions. Cependant, je reste bloquer sur la sixième question. Qu'est ce que le PI ?
Je ne comprends pas votre démarche de projection selon la direction parallèle à la pente. Pouvez m'aider ?
Est ce que pour trouver l'angle de la pente, on peut utiliser le pourcentage de la pente et la relation de Pythagore (a² + b² = c²) ?
Pourcentage de la pente : 5 %
Ce ne sont que des hypothèses pour le moment car je ne parviens pas à trouver une solution.
La vitesse doit elle être prise en compte dans le raisonnement ?
Merci d'avance pour votre aide précieuse.
SoS(4)
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Re: forces et mouvement

Message par SoS(4) » mar. 21 déc. 2021 20:07

Tout d'abord, le PI est l'abréviation du Principe d'Inertie.
Comme pour les autres questions, vous allez écrire la relation vectorielle entre les 4 forces s'exerçant sur la caravane ; celle-ci est égale au vecteur nulle.
Comme pour les questions 2 et 5 , vous n'allez ensuite considérer que les projections des forces selon la pente (en faisant ainsi, la réaction du support n'intervient pas car elle a une direction perpendiculaire à la pente).
Faites un schéma pour bien visualiser que le vecteur Traction est dirigé vers le haut, le long de la pente ; le vecteur Frottements est dirigé vers le bas, le long de la pente ; le vecteur Poids est dirigé vers le bas, verticalement.
Vous allez devoir utiliser un sinus (alpha) pour la projection du vecteur Poids.

remarque : l'indication 5% vous donne une information sur le sinus de cet angle que j'appelle "alpha": sin(alpha) = 5/100 (côté opposé/hypothénuse)

Restant à votre disposition.
Justin

Re: forces et mouvement

Message par Justin » mar. 21 déc. 2021 20:26

Bonjour monsieur,
je reviens vers vous. Après réflexion, pour la question 6, j'ai calculé l'angle de ma pente à partir du pourcentage, soit :
Angle = Arctang(pente) = Arctang(5/100) = Arctang (0,05) = 2,86°

Donc Ft V/C = P*sin(angle)+Fr = m*g*sin(angle)+Fr = 600*9,81*sin(2,86)+200 = 5886*sin(2,86)+200 = 493,68 N soit 494 N

Pouvez vous confirmer ma réponse ainsi que la manière de rédiger.
Merci d'avance pour votre aide.
SoS(4)
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Re: forces et mouvement

Message par SoS(4) » mer. 22 déc. 2021 10:57

Bonjour,

Votre réponse est juste mais attention le pourcentage qui vous est donné correspond au sinus de l'angle et non à la tangente (5m : côté opposé / 100 m parcourus sur la pente : hypoténuse et non côté adjacent)
Vous trouvez le bon résultat car pour ce petit angle, le sinus ou la tangente ont la même valeur.

Encore bravo pour votre résolution personnelle.
Justin

Re: forces et mouvement

Message par Justin » mer. 22 déc. 2021 11:39

Bonjour monsieur,

je vous remercie pour votre aide précieuse. Votre aide m'a beaucoup aidé car je n'ai pas encore vu dans mes cours cette formule que j'ai été cherché sur Internet.
Peut on préciser dans la rédaction que le sinus = coté opposé/hypoténuse ?
Merci encore et bonne continuation.
SoS(4)
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Re: forces et mouvement

Message par SoS(4) » mer. 22 déc. 2021 14:16

Vous pouvez préciser cette définition du sinus mais cela ne me semble forcément essentiel.

S'il s'agit d'un exercice à rédiger, je vous conseille surtout de faire une rédaction personnelle, que vous comprenez et qui montre votre raisonnement.

Bonne fin de vacances.
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