pain de glace + camion = forces ?

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Posted by: bakuryu11

Bonjour,
J'ai une question concernant les forces exercés sur un pain de glace transporté par un camion en mouvement.

Voici la question :

Un camion circulant à une vitesse constante sur une route rectiligne et horizontale transporte sur son plateau un pain de glace non fixé, dont le poids est de 120 N. Le pain de glace, non fixé sur le plateau du camion, reste immobile au milieu du plateau.
Le chauffeur freine. Les forces qui s'exercent sur le pain de glace restent inchangées lors du freinage. Qu'advient-il du pain de glace ? Justifier la réponse.
Même question si le chauffeur accélère.
Même question si le chauffeur tourne à droite.

Voilà les questions étant celles-ci, je n'arrive pas à savoir ce qui peut bien ce passer lorsque le camion exerce ces actions-ci. Je pense qu'il faut expliqué tout ça grâce au poids de 120 N mais je n'en suis pas sûr. C'est pour un dm de physiques et c'est très urgent encore.

Merci pour les réponses


Posted by: Flodelarab

Le poids n'a rien a voir.

C'est juste un probleme de référentiel.
Le camion et ton pain de glace sont indépendants ...donc en vertu du principe d'inertie, quoique fasse le camion, le pain de glace suit sa propre route.

En clair:
Le camion accélère ---> le pain de glace est projeté à l'arrière du camion (vitesse constante)
Le camion décélère ---> le pain de glace est projeté à l'avant du camion (vitesse constante)
Le camion tourne ---> le pain de glace continue tout droit (direction constante)


Posted by: Quidam

Citation:
Posté par Flodelarab
Le poids n'a rien a voir.
...
Le camion et ton pain de glace sont indépendants ...

Je ne suis pas tout à fait d'accord ! Tout objet a un poids sur Terre ! Donc il est faux de dire que le camion et le pain de glace sont indépendants ! Ce qu'il faut dire c'est que puisque "Les forces qui s'exercent sur le pain de glace restent inchangées lors du freinage", cela veut dire que étant donné un coefficient de frottement négligeable entre la glace et le plancher du camion, le camion est incapable d'exercer une force horizontale suffisamment significative : tout se passe donc comme si le camion ne pouvait exercer sur le pain de glace qu'une force strictement perpendiculaire à son sol, et par conséquent strictement verticale. En vitesse constante ou en cas d'accélération, le camion exerce constamment une force verticale dirigée vers le haut, qui compense exactement le poids du pain de glace qui, qu'on le veuille ou non, est toujours là !
Bien entendu, mes conclusions sont quand même identiques aux tiennes :
En clair:
Le camion accélère ---> le pain de glace est projeté à l'arrière du camion (vitesse constante)
Le camion décélère ---> le pain de glace est projeté à l'avant du camion (vitesse constante)
Le camion tourne ---> le pain de glace continue tout droit (direction constante)



Posted by: Dominique Lefebvre

Quidam et Flodelarab, je crois que vous voulez dire tous les deux la même chose.

Dans ce genre de problème, on doit considérer 2 choses. D'abord le principe d'inertie, qui veut que le pain de glace vive sa vie, sous réserve express qu'il n'y ait pas d'interaction de contact entre le pain et le plateau et donc pas de frottement. L'énoncé n'en parle pas, ce qui est anormal (mais c'est peut être un énoncé de seconde). Le principe d'inertie fait intervenir la masse, pas le poids...

Ensuite, il faut définir le référentiel d'inertie, car sinon, il n'est pas possible d'appliquer le principe d'inertie. Et un camion qui tourne ou qui freine n'est pas vraiment le bon support pour un référentiel d'inertie...

Il est cependant compliqué d'expliquer cela à un élève du secondaire. Et d'ailleurs même dans le supérieur, je me souviens avoir eu toutes les peines du monde à expliquer ce concept... Et d'ailleurs, de nombreux tests montrent que ce principe n'est pas toujours bien compris! Question triviale à un élève de math sup : dans un ascenceur (encore...) en chute libre, je retourne un pichet plein d'eau: que se passe-t-il?

Pour finir, je suis bien sur d'accord avec vos conclusions.


Posted by: Flodelarab

Citation:
Posté par Dominique Lefebvre
Question triviale à un élève de math sup : dans un ascenceur (encore...) en chute libre, je retourne un pichet plein d'eau: que se passe-t-il?


Ya augmentation instantanée du taux de colère des copropriétaires à qui ça va encore faire des frais !
G bon ?

NB: l'heureux squatteur du dit ascenceur ferait bien de se protéger plutot que de retourner des carafes pleines....


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par Flodelarab
Ya augmentation instantanée du taux de colère des copropriétaires à qui ça va encore faire des frais !
G bon ?

NB: l'heureux squatteur du dit ascenceur ferait bien de se protéger plutot que de retourner des carafes pleines....


Pffftt... homme de peu de foi! qu'est-ce que tu peux être mesquin! Te préoccuper de tes charges au moment d'une expérience de pensée aussi fondamentale!


Posted by: Flodelarab

Un bel exemple d'inertie est aussi la méthode cinématographique qui consiste a faire faire une parabole à un avion pour créer une situation de simili-apesenteur à l'intérieur de l'avion permettant de filmer comme si c t dans l'espace....

Par contre, je crois pas avoir vu d'inconscient qui retournait des carafes ...


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par Flodelarab
Un bel exemple d'inertie est aussi la méthode cinématographique qui consiste a faire faire une parabole à un avion pour créer une situation de simili-apesenteur à l'intérieur de l'avion permettant de filmer comme si c t dans l'espace....

Par contre, je crois pas avoir vu d'inconscient qui retournait des carafes ...


Si, si... EADS met en oeuvre un airbus A300 0G, dans lequel les industriels et les scientifiques (CNES,ESA en particulier) font des expériences en micro-gravité.
Et bien sur, il y a des physiciens dans le tas... Et comme tu l'imagines, ces gens, qui ne sont pas sérieux, ont fait la manip! Je l'ai même fait dans un intercepteur de l'Aéronavale avec un verre de jus d'orange à 0G (dans la portion descendante du vol parabolique).


Posted by: Dominique Lefebvre

En fait, l'honnêteté me commande de dire qu'il y a quelques éclaboussures....


Posted by: lapras

Salut,

Citation:
faire faire une parabole à un avion pour créer une situation de simili-apesenteur

ma question est : pourquoi on arrive aà créer une "situation de simili-apesenteur" en faisant une parabole ?


merci

ps : cet exercice bakuryu11, je l'ai déja fait dans mon manuel ^^


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par lapras
Salut,


ma question est : pourquoi on arrive aà créer une "situation de simili-apesenteur" en faisant une parabole ?


merci

ps : cet exercice bakuryu11, je l'ai déja fait dans mon manuel ^^


Bonne question! Et si tu essayais d'y répondre..... C'est dans la droite ligne (si j'ose dire) de l'exercice sur le pain de glace et des référentiels d'inertie!

Pour info, officiellement, on dit "micro-gravité", parce que même si l'avion est dit "0g", la gravité n'est pas tout à fait nulle....


Posted by: bakuryu11

Tu as fait cet exercice dans ton manuel Stp tu peux me détailler ce que t'as mis un peu, moi les mouvements je ne suis pas très très fort... Stp


Posted by: bakuryu11

Tu as fait cet exercice passe le moi stp, du moins détaille moi un peu ce que t'as mis parce que les mouvements et moi ça fait deux


Posted by: lapras

Salut,
franchement pour un exercice aussi simple, avec toutes les explications que t'as eu dans ton post, je pense que tu peux yarriver !
Tu connais le principe d'inertie ?
Tu as quoi exactement comme question ?


Bye


Posted by: bakuryu11

Bah en fait je crois savoir comment savoir ce qui doit bien arriver à ce pain de glace, les mouvements qu'il va faire (par exemple je pense bien que le pain de glace va tomber à la renverse vers l'avant quand le chauffeur accélèrera), mais je ne sais pas comment l'expliquer, du moins pas avec les notions de forces, de principe d'inertie, etc. D'ailleurs, le principe d'inertie, je ne suis pas très fort là dessus...

Voilà, si tu pourrais m'aider se serait hyper sympas


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par bakuryu11
Bah en fait je crois savoir comment savoir ce qui doit bien arriver à ce pain de glace, les mouvements qu'il va faire (par exemple je pense bien que le pain de glace va tomber à la renverse vers l'avant quand le chauffeur accélèrera),


Ben non!! loupé! quand le chauffeur accélèrera, le pain de glace aura tendance à poursuivre son mouvement rectiligne uniforme, et donc il reculera par rapport au camion. Lorsque tu es dans une voiture qui démarre en trombe, t'es collé au siège, non?

Citation:
mais je ne sais pas comment l'expliquer, du moins pas avec les notions de forces, de principe d'inertie, etc. D'ailleurs, le principe d'inertie, je ne suis pas très fort là dessus...


Dis moi ce que tu as retenu du principe d'inertie!


Posted by: bakuryu11

A oui mince j'ai confondu avec le freinage désolé... Pour le principe d'inertie, je n'ai compris qu'une vague chose. En fait, si je me rappelle bien, il s'agit d'un état dans lequel un objet n'est pas en mouvement et je crois savoir aussi que les forces qui s'exercent sur l'objet se compensent. Et que cet état se déroule en mouvement rectiligne uniforme.


Posted by: bakuryu11

Ya quelqu'un pour m'aider svp ?


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par bakuryu11
Pour le principe d'inertie, je n'ai compris qu'une vague chose. En fait, si je me rappelle bien, il s'agit d'un état dans lequel un objet n'est pas en mouvement et je crois savoir aussi que les forces qui s'exercent sur l'objet se compensent. Et que cet état se déroule en mouvement rectiligne uniforme.


Et tu comptes résoudre tes exos avec un vague souvenir...

Newton a énoncé le principe d'inertie comme suit :" pour un observateur terrestre, tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme, si les forces qui s'exercent sur lui se compensent".

En mécanique moderne, on l'énonce plutôt comme ça : "il existe des repères galiléens dans lesquels tout point matériel isolé est en mouvement retiligne uniforme (V= constante) ou au repos (V = constante = 0)".

Ces deux définitions disent la même chose, mais la deuxième est plus précise!

1er point : le reférentiel d'inertie est galiléen. Tu ne dois pas utiliser ce principe dans un repère accéléré, par exemple un camion qui freine! c'est pour cela qu'on choisit d'étudier le problème pain+camion dans un référentiel terrestre.

2eme point : le point est isolé, c'est à dire qu'aucune force ne s'exerce sur lui, ou bien la résultante des forces est nulle (ce qui revient au même).

3eme point : sous ces hypothèses, le principe d'inertie dit que si l'on applique aucune accélération (aucune force) à ce point, alors il restera dans l'état où il est: immobile s'il était immobile ou en mouvement rectiligne uniforme s'il était en mouvement rectiligne uniforme.

Donc, pour en revenir au pain de glace, s'il n'y a pas de frottement et donc que la résultante des forces est nulle, alors dans le référentiel terrestre, le pain est en mouvement rectiligne uniforme, comme le camion. Lorsque le camion freine, le pain ,lui, ne subit aucune force (il ne freine pas) et donc il continue son mouvement: il va vers l'avant...


Posted by: bakuryu11

Ah merci ! J'ai tout bien noté suivant tes conseils. Et merci encore


Posted by: Rudy

Bonjour,

Si l’énoncé nous dit que le chauffeur freine et que « les forces qui s'exercent sur le pain de glace restent inchangées lors du freinage », c’est que cet énoncé -qui par ailleurs se veut réaliste- suggère qu’il n’ y a pas frottement entre le bloc de glace et le plateau dans les conditions décrites, ce qui n’est absolument pas réaliste. Pourquoi ne dit-il pas simplement que les forces de frottement glace/plateau sont très négligeables. On pourrait alors se dire que ces forces suffisent néanmoins pour garder en place le pain au centre du plateau (car sans frottement du tout, il faudra expliquer comment les vibrations et autre courant d’air n’auront pas mis en mouvement ce pain qui est « non fixé sur le plateau »).
Je trouve que cet énoncé est mal formulé et qu’il risque d’embrouiller les esprits.

Rudy


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par Rudy
Bonjour,

Si l’énoncé nous dit que le chauffeur freine et que « les forces qui s'exercent sur le pain de glace restent inchangées lors du freinage », c’est que cet énoncé -qui par ailleurs se veut réaliste- suggère qu’il n’ y a pas frottement entre le bloc de glace et le plateau dans les conditions décrites, ce qui n’est absolument pas réaliste.

C'est sans doute plutôt pour orienter l'élève vers l'utilisation du principe d'inertie... Les forces qui s'exercent sur le pain de glace restent constantes, donc pas de variation de forces, donc pas d'accélèration donc mouvement rectiligne uniforme (car v <> 0).

Citation:
Pourquoi ne dit-il pas simplement que les forces de frottement glace/plateau sont très négligeables. On pourrait alors se dire que ces forces suffisent néanmoins pour garder en place le pain au centre du plateau (car sans frottement du tout, il faudra expliquer comment les vibrations et autre courant d’air n’auront pas mis en mouvement ce pain qui est « non fixé sur le plateau »).
Je trouve que cet énoncé est mal formulé et qu’il risque d’embrouiller les esprits.

Rudy


Bien que je n'en sois pas certain, il s'agit probablement d'un énoncé de pb de physique de seconde française. Or le programme de seconde stipule qu'on ignore les frottements. Pas qu'on les néglige, ce qui impliquerait les mentionner, les quantifier et prouver qu'on peut les négliger. Non, on les ignore!
Les énoncés de problème de physique sont souvent "irréalistes" parce que la réalité est très compliquée! Après tout, même en math spé, on trouve des problèmes de physique "irréalistes"!

Et dans la vie courante d'un physicien (au moins pour les numériciens que je connais bien...), on passe notre temps à faire des approximations qui pourraient te sembler "irréalistes". On sait juste démontrer qu'elles nous simplifient la vie sans être complétement à coté de la plaque. Et c'est le même soucis dans le problème dont on parle!


Posted by: Rudy

Merci de m'avoir éclairé.
Je comprends très bien qu'on ne peut pas être trop puriste dans ce genre de problème. Bien sûr, si on s'est préalablement accordé sur le fait que les forces de frottement seront ignorées, comme si elles étaient nulles, ça change tout.
Toutefois dans ces conditions l'énoncé aurait dû être tout simplement :

Un camion circule à vitesse constante sur une route rectiligne et horizontale. Au centre de son plateau se trouve simplement posé un pain de glace. Que se passe-t-il quand le camionneur freine ? -accélère ? tourne ?

Il est inutile d’y ajouter quoi que ce soit. Et ce n’est pas Cantor qui (lui) me contredirait :-))


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par Rudy
Merci de m'avoir éclairé.
Je comprends très bien qu'on ne peut pas être trop puriste dans ce genre de problème. Bien sûr, si on s'est préalablement accordé sur le fait que les forces de frottement seront ignorées, comme si elles étaient nulles, ça change tout.
Toutefois dans ces conditions l'énoncé aurait dû être tout simplement :

Un camion circule à vitesse constante sur une route rectiligne et horizontale. Au centre de son plateau se trouve simplement posé un pain de glace. Que se passe-t-il quand le camionneur freine ? -accélère ? tourne ?

Il est inutile d’y ajouter quoi que ce soit. Et ce n’est pas Cantor qui (lui) me contredirait :-))


Tu as bien sur raison dans l'absolu.

AMHA, le complément de l'énoncé :"Le chauffeur freine. Les forces qui s'exercent sur le pain de glace restent inchangées lors du freinage. Qu'advient-il du pain de glace ? Justifier la réponse." a pour unique objectif de guider l'élève vers le principe d'inertie en reprenant les idées directrices développées en cours...


Posted by: lapras

Salut,

Pour la micro gravité de l'avion , j'ai légèrement réfléchi !
Mais je n'arrive pas à tirer une conclusion qui est : "donc la force de gravité exercée sur le passager de l'avion pendant le mouvement parabolique est pratiquement négligable"

j'ai analysé les forces qui s'exercent sur lui :
Quand l'avion est dans le mouvement prcécédent la parabole, il y a deux forces s'exerçant sur le passager : la force de récation du siège et la force de gravité.
Si l'avion est rectiligne uniforme et que le passager est soit immobile soit en mouvement rectiligne uniforme dans l'avion, grâce au principe d'inertie je peux affirmer que les forces qui s'exercent sur lui se compensent.
Apres j'ai réfléchi mais je pense que la parabole doit s'exercer vers le bas (en forme de représentation graphique de f(x) = x² ) : dans ce cas l'avion n'est sumis qu'a son poids (car je suppose que les réacteurs sont presques éteints non ? ).

Apres je n'arrive pas a tirer la conclusion : "donc la force de gravité exercée sur le passager de l'avion pendant le mouvement parabolique est pratiquement négligable" grâce aux informations que j'ai déduite...
Pour moi le passager a toujours une force de gravité qui s'exerce sur lui, je ne vois pas pourquoi elle s'annule pratiquement :(


merci d'avance de m'éclairer, bye !


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par lapras
Salut,

Pour la micro gravité de l'avion , j'ai légèrement réfléchi !
Mais je n'arrive pas à tirer une conclusion qui est : "donc la force de gravité exercée sur le passager de l'avion pendant le mouvement parabolique est pratiquement négligable"

j'ai analysé les forces qui s'exercent sur lui :
Quand l'avion est dans le mouvement prcécédent la parabole, il y a deux forces s'exerçant sur le passager : la force de récation du siège et la force de gravité.
Si l'avion est rectiligne uniforme et que le passager est soit immobile soit en mouvement rectiligne uniforme dans l'avion, grâce au principe d'inertie je peux affirmer que les forces qui s'exercent sur lui se compensent.
Apres j'ai réfléchi mais je pense que la parabole doit s'exercer vers le bas (en forme de représentation graphique de f(x) = x² ) :
dans ce cas l'avion n'est sumis qu'a son poids (car je suppose que les réacteurs sont presques éteints non ? ).


Dans la phase descendante de la parabole, tu notes que la seule force qui s'exerce sur l'avion, et aussi sur le passager, est son poids. C'est vrai (on va négliger les frottements...)

Que peux-tu en déduire? Les forces se compensent-elles ?

PS: on éteint pas les réacteurs, parce qu'on aurait du mal à les rallumer, ce serait très risqué!


Posted by: lapras

Salut,

Non, évidemment les forces ne se compensent pas dans le mouvement parabolique (principe d'inertie car mouvement non rectiligne uniforme), mais il y a toujours la force de gravité, et la définition de l'apesenteur : "état dans lequel les effets de la pesanteur sont annihilé donc" ; si on est en apesenteur la force de gravité est très faible or ici même si les forces ne se compensent pas, je ne vois pas comment la force de gravitation est annulée, la terre exerce toujours sur nous une force de gravitation.
Je pense que je dois me tromper dans une définition, non ?

EDIT :
j'ai revu la définition, j'avais mal interprété le probleme :
La microgravité, dans le domaine de l'astronautique, est l'état d'un corps tel que l'ensemble des forces d'origine gravitationnelle auxquelles il est soumis possède une résultante très faible par rapport à la pesanteur à la surface de la Terre.

Donc en fait la force de gravité de la terre es présente mais la force de pesenteur à la surface de la terre est bien plus élevée que les autres forces agissant sur le passager, tout était dans la définiton ^^
es ce bon maintenant ?


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par lapras
Salut,

Non, évidemment les forces ne se compensent pas dans le mouvement parabolique (principe d'inertie car mouvement non rectiligne uniforme), mais il y a toujours la force de gravité, et la définition de l'apesenteur : "état dans lequel les effets de la pesanteur sont annihilé donc" ; si on est en apesenteur la force de gravité est très faible or ici même si les forces ne se compensent pas, je ne vois pas comment la force de gravitation est annulée, la terre exerce toujours sur nous une force de gravitation.
Je pense que je dois me tromper dans une définition, non ?

EDIT :
j'ai revu la définition, j'avais mal interprété le probleme :
La microgravité, dans le domaine de l'astronautique, est l'état d'un corps tel que l'ensemble des forces d'origine gravitationnelle auxquelles il est soumis possède une résultante très faible par rapport à la pesanteur à la surface de la Terre.

Donc en fait la force de gravité de la terre es présente mais la force de pesenteur à la surface de la terre est bien plus élevée que les autres forces agissant sur le passager, tout était dans la définiton ^^
es ce bon maintenant ?


Quelques précisions:

- bien sur,un référentiel en chute libre n'est pas un référentiel inertiel (galiléen)!

- la gravité terrestre n'est pas annulée dans un vol parabolique, ce serait trop beau... En fait, l'objet a toujours le même poids, encore faut-il définir la manière de mesurer le poids! Si par exemple ton passager monte sur une balance, son poids effectif lu sur la balance sera nul. De même, si tu utilises un dynamomètre à ressort.

- sur l'airbus A300 0g, on atteint une micro-gravité de 0,05g. Dans un intercepteur, on obtient 0,01g et dans un labo spatial en géostationnaire 10^-6 g


Posted by: lapras

Okay merci j'ai compris !
Bye


Posted by: Flodelarab

Huston, we haven't got problem anymore!










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