Mathématiques - Forces 1ereS

Forces 1ereS
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Posted by: milena75

Bonjour j'ai un exercice à faire et je bloque sur la question 1.c).Pouvez-vous m'aider svp?
Un skieur glisse sur une piste inclinée d'un angle de 20° par rapport à l'horizontale suivant une trajesctoire rectiligne.La masse du système {skieur+skis} est de 85kg
1)Le skieur se met en position de recherche de vitesse et atteint une vitesse constante.La force de résistance de l'air est alors une force constante de 75N opposée au mouvement
a)Système pseudo isolé?
b)Somme des forces aplliquées au système?
c)Faire l'inventaire des forces appliquées et les représenter sur un schéma.échelle: 1cm <--> 100N
mais voilà lorsque je représente les forces leur somme n'est pas nulle

les forces appliquées sont bien le poids,la réaction de la piste et la force de résistance de l'air non?
d)En déduire la force de frottement exercée par la piste sur le système

Posted by: johnjohnjohn

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Posté par milena75

Bonjour j'ai un exercice à faire et je bloque sur la question 1.c).Pouvez-vous m'aider svp?
Un skieur glisse sur une piste inclinée d'un angle de 20° par rapport à l'horizontale suivant une trajesctoire rectiligne.La masse du système {skieur+skis} est de 85kg
1)Le skieur se met en position de recherche de vitesse et atteint une vitesse constante.La force de résistance de l'air est alors une force constante de 75N opposée au mouvement
a)Système pseudo isolé?
b)Somme des forces aplliquées au système?
c)Faire l'inventaire des forces appliquées et les représenter sur un schéma.échelle: 1cm <--> 100N
mais voilà lorsque je représente les forces leur somme n'est pas nulle

les forces appliquées sont bien le poids,la réaction de la piste et la force de résistance de l'air non?
d)En déduire la force de frottement exercée par la piste sur le système

Tu espérais que d'apres ta représentation schématique, le vecteur résultant serait le vecteur nul ? Moi je dirais qu'en faisant le dessin à l'échelle c'est possible. Mais à condition de connaitre l'intensité de chacune de ces forces, ce que tu ne sais pas avant d'avoir compléter les calculs !! ( question d) ).

Tu pourras faire un schéma avec les bonnes proportions à postériori. C'est à dire quand tu auras déterminé l'intensité , la direction, le sens de chacune de tes forces. Je trouve donc que cet exercice est assez mal posé. Dans l'ordre , je ferais les choses comme ça :

- Représentation des forces sur le schéma sans te soucier de l'échelle
- Détermination de l'intensité de chacune des forces ( dont la force de résistance de l'air ) en d)
- Affiner la représentation des forces avec un dessin à l'échelle

Posted by: anima

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Posté par johnjohnjohn

T'es sûr de ce que tu affirmes?

Après tout, on pose les vecteurs unitaires, et on dit que $\Delta E_c = \Sigma W_{\v{F}}$ . Théorème de l'énergie cinétique...Et on l'applique lorsque sa vitesse est constante. Cela veut dire que la variation d'énergie cinétique est égale à 0 (vitesse constante), donc que la somme des travaux effectués par les 3 forces (poids, déplacement, frottements) est nul. Il suffit de faire un petit projeté du poids sur l'axe du mouvement et on voit assez rapidement que $\v{P}+\v{d}=\v{f}$ (P: poids, d: déplacement, f: frottements)

Posted by: milena75

euh "Théorème de l'énergie cinétique..."

?
je ne l'ai pas encore vu

Posted by: milena75

sinon la force de résistance de l'air comment je dois la représenter ? (point d'application )

Posted by: anima

Citation:

Posté par milena75

sinon la force de résistance de l'air comment je dois la représenter ? (point d'application )

La force est répartie. Tu approxime et tu la pose sur le centre de masse de l'objet.

Pour ce qui est du théorème de l'énergie cinétique, c'était juste pour montrer qu'on peut savoir que la somme des forces est nul. Une autre façon de le prouver:
2e loi de newton: $\large \Sigma_{\v{F}} = m.\v{a}$ , or $\frac{d\v{v}}{dt} = \v{a}$ . Donc, si la vitesse est constante, l'accélération est nulle. Et si l'accélération est nulle, alors $\v{d}+\v{P}+\v{f}=\v{0}$

Posted by: milena75

donc si j'ai bien compris P+R+f+réaction de l'air =0

et qu'est-ce que la force de déplacement ?

Posted by: anima

Citation:

Posté par milena75

donc si j'ai bien compris P+R+f+réaction de l'air =0

et qu'est-ce que la force de déplacement ?

Ton skieur doit bien pousser pour avancer, à un endroit...non? Sinon, tu l'enlève. Mais je pense quand même qu'il y a un effort fourni par le skieur

Et au fait. f=réaction de l'air. Ca s'appelle les frottements aérodynamiques

Posted by: johnjohnjohn

[QUOTE=anima]T'es sûr de ce que tu affirmes?

Non jamais je ne suis sur de ce que j'affirme. Néanmoins faire un dessin à l'échelle n'implique t'il pas d'avoir déterminer toutes les caractéristiques des forces exercées sur le skieur dont la force de frottement ???

Posted by: milena75

ah ok! merci de m'avoir aidé

Posted by: anima

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Posté par johnjohnjohn

[QUOTE=anima]T'es sûr de ce que tu affirmes?

On te donne la force de frottement, et tu connais son poids!

Posted by: johnjohnjohn

Citation:

Posté par anima

[QUOTE=johnjohnjohn]

On te donne la force de frottement, et tu connais son poids!

Heuuu je suis confus. Effectivement c'était en toutes lettres dans l'énoncé ...

Posted by: milena75

sinon pour la question d) pour calculer la force de frottement comment je fais ?

je calcule P avec la formule P= mg ?

Posted by: milena75

attendez il y a un truc que j'ai pas compris: la force de résistance de l'air c'est la même chose que la force de frottement de la piste (Rt)

Posted by: anima

Citation:

Posté par milena75

sinon pour la question d) pour calculer la force de frottement comment je fais ?

je calcule P avec la formule P= mg ?

Voilà ce que j'attendais. Il y avait un joli petit piège, et on est tous tombés dedans, on dirait. La somme n'est pas nulle, car il y a une quatrième force. En effet, les frottements exercés sur les skis par la piste jouent un rôle, et comme on ne néglige rien...

On a donc:
f1: frottements aérodynamiques
f2: frottements des skis
P: poids
avec P=f1+f2 (en vecteurs)...

Donc... Une projection s'impose, je crois. J'essaye sur un brouillon, et je te dirai à la fin ce que je trouve

Posted by: johnjohnjohn

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Posté par milena75

attendez il y a un truc que j'ai pas compris: la force de résistance de l'air c'est la même chose que la force de frottement de la piste (Rt)

Je crains que non. D'une part il y a la force de frottement due à la friction des skis sur la neige ( ça frotte pas beaucoup mais ça frotte quand même). D'autre part, il y a la force de résistance de l'air.
Ces deux forces s'opposent aux mouvement du skieur bien entendu.

Posted by: milena75

donc la somme des forces n'est pas nulle ? (même si le skieur décrit un mouvement rectiligne uniforme ?)

Posted by: anima

Citation:

Posté par milena75

donc la somme des forces n'est pas nulle ? (même si le skieur décrit un mouvement rectiligne uniforme ?)

Si tu oublie un des 2 frottements, elle n'est pas nulle.

P.S.: si tu as écrit que la somme était nulle, c'est pas grave. Tu rajoute juste à côté que la force f est la somme de tous les frottements

Posted by: milena75

ah donc les forces de frottement= force de résistance de l'air + frottement des skis ?

Posted by: anima

Citation:

Posté par milena75

ah donc les forces de frottement= force de résistance de l'air + frottement des skis ?

Voui

Ca passera pour ton niveau. Par contre, si j'avais écrit ça, je me serai fait étriper, tout simplement parce que le point d'action est totalement différent

Posted by: milena75

ah ok ...

Posted by: milena75

sinon pour la d) on est obligé de projeter sur un axe calculer les coordonnées et tout? ou on peut dire Rt= Pcos a

Posted by: milena75

......................................

Posted by: johnjohnjohn

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Posté par milena75

......................................

ça m'a l'air correct :

R: Réaction de la piste sur le skieur

R(0,P.cosa) ( en coordonnées si tu choisis comme axe des abscisses une droite du plan de la piste )

Mais pour répondre à ta question , oui on s'en fout des projections des forces sur l'axe vertical. En effet les deux forces résultantes f et r ( frottements et resistance à l'air ) sont parallèles au plan de la piste

Pour moi :

-f -r+ Px = 0, avec Px projection de P sur l'axe horizontal.

Bien sur tu sauras calculer ce Px

Posted by: milena75

mais nous ce qu'on veut c'est la valeur de la force de frottement exercée par la piste et je ne vois pas trop comment on projette sur un axe ...

Posted by: johnjohnjohn

Citation:

Posté par milena75

mais nous ce qu'on veut c'est la valeur de la force de frottement exercée par la piste et je ne vois pas trop comment on projette sur un axe ...

Ben la force de frottement due à la friction des skis sur la piste , elle est :

- sens : opposée au mouvement ( sens contraire du vecteur vitesse du skieur )
- direction : celle du vecteur vitesse du skieur
- Intensité : Faut la déterminer mais tu connais la relation " Somme des forces appliquées au skieur = vecteur nul "

Donc par exemple tu prends comme repère :

1)
- droite // vecteur vitesse du skieur ( abscisses )
- droite perpendiculaire au vecteur vitesse du skieur (ordonnées)

Ou encore

2)

- droite // à l'horizontale ( abscisses )
- droite // à la verticale ( ordonnées)

Le choix est tout personnel mais moi je préfère le repère 1) car dans ce cas il n'y a pas de composante sur l'axe des ordonnées pour le vecteur force de frottement que tu essayes de déterminer ( disons que cette composante est nulle ) et l'expression est plus simple à manipuler ( mais ceci n'engage que moi ... )

Posted by: milena75

justement si "il n'y a pas de composante sur l'axe des ordonnées pour le vecteur force de frottement que tu essayes de déterminer ( disons que cette composante est nulle )"
comment je fais pour la déterminer ? On sait seulement que $\vec{P}+\VEC{R}$ =0
cela veut dire que je ne la représente pas sur l'axe des abscisses?

Posted by: milena75

je ne représente pas non plus la force de résistance de l'air ?

Posted by: johnjohnjohn

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Posté par milena75

je ne représente pas non plus la force de résistance de l'air ?

Il faut tout représenter sur le schéma si tu veux écrire les bonnes égalités !!

Bon tout ceci comment à être confus, tantôt untel utilise tel notation pour telle force, tantôt un autre utilise une autre notation. On refait un bilan des forces appliquées au skieur

P : Son poids , perpendiculaire à l'horizontale
R: La réaction de la piste sur le bonhomme, Perpendiculaire au plan de la piste
A : La force qui s'oppose au mouvement du skieur parrallèle au skieur et qui est la résultante des forces due à la résistance de l'air
f : La force de frottement parallèle au plan de la piste due à la friction de la neige sur les skis du mec. Bien entendu cette force s'oppose au mouvement du skieur

La la vitesse est constante, tu as :

$\vec{A}+\vec{R}+\vec{P}+\vec{f}=\vec{0}$

Tu as tout ce qu'il faut pour déterminer l'intensité de f ! ( apres avoir choisi un repère )

Posted by: milena75

Oui on a toutes les valeurs sauf celle de R ...
et pi si je met les vecteurs bout à bout, ça ne fait pas le vectuer nul
si je dis P+R+A=0 c'est bon non puisque f est une des composantes de R

Posted by: milena75

ah mais P=R non puisque le mouvement est rectiligne uniforme les forces se compensent ????

Posted by: johnjohnjohn

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Posté par milena75

ah mais P=R non puisque le mouvement est rectiligne uniforme les forces se compensent ????

Non !!

Les forces se compensent certes mais GLOBALEMENT

A+P+R+f=0 ( en vecteurs)

Ce qui peut aussi s'exprimer comme ça

Ax+Px+Rx+fx=0
et
Ay+Py+Ry+fy=0

( les composantes en abscisses et en ordonnées )

Posted by: milena75

Juste 3 derniènes questions svp ...

-"R: La réaction de la piste sur le bonhomme, Perpendiculaire au plan de la piste" est-ce la réaction normale ?

-on ne compte pas la force de l'air dans la relation pour calculer f ?
(-f -r + Psin x ...-A =0 ????)

-Il faut que j'aie Px (j'ai trouvé Px: Psin20) pour calculer f donc après j'ai tout ce qu'il faut (A et P mais je n'ai pas la valeur de R)

Voilà sinon je vous remercie de m'avoir aidé et bonne année 2007

Posted by: milena75

s'il vous plait y a-t-il quelqu'un ??

Posted by: flaja

bonne année
-"R: La réaction de la piste sur le bonhomme, Perpendiculaire au plan de la piste" est-ce la réaction normale ?
-> OUI

-on ne compte pas la force de l'air dans la relation pour calculer f ?
(-f -r + Psin x ...-A =0 ????)
-> FAUX : tu as projeté sur la piste, Bien, mais alors la projection de R est nulle (c'est l'intérêt de projeter selon la piste : se débarrasser de R)
-> Si il faut prendre toutes les forces : $\vec{A}+\vec{R}+\vec{P}+\vec{f}=\vec{0}$
l'équation est vectorielle ce qui équivaut à 2 équations scalaires
et va nous permettre de déterminer R (si on veut) et f

-Il faut que j'aie Px (j'ai trouvé Px: Psin20) pour calculer f donc après j'ai tout ce qu'il faut (A et P mais je n'ai pas la valeur de R)
-> si tu veux calculer R : il faut projeter sur une droite perpendiculaire à la piste,
(cette fois, ce sont les frottements dont la projection devient nulle)

Posted by: milena75

Merci de m'avoir répondue

. Il y a juste un truc que je n'ai pas compris:
A+P+R+f=0 (en vecteurs)
"l'équation est vectorielle ce qui équivaut à 2 équations scalaires
et va nous permettre de déterminer R (si on veut) et f"

Posted by: flaja

comme c'est une équation entre vecteurs,
quand tu la projettes sur un axe puis sur un autre,
cela te fait 2 équations.

Posted by: milena75

Ah ok ...Sinon, si je veux calculer f la force de frottement exercée par la piste comment faut-il que je la projette svp