Mécanique

par **ashlee** » 17 Sep 2007, 20:36

Bonjour, :we: alors voilà je n'arrive pas à faire mon exercice. Serait-il possible que quelqu'un m'aide ? :id: merci :we:

Voilà l'énoncé de mon exercice :

exercice n°1 :

Afin d'étudier le niveau de sécrurité d'une voiture, on réalise des tests qui consistent à projeter un véhicule contre un obstacle fixe (crash test).
Des mannequins simulent la présence de passagers à l'intérieur du véhicule et ils sont, tout comme la voiture, équipés de nombreux capteurs qui permettent de recueillir un ensemble de données physiques au cours du test.

Les principaux systèmes de sécurité que l'on rencontre dans l'habitacle d'une voiture sont les ceintures de sécurité et les airbags. Ceux-ci sont des coussins gonflabes placés sous des couvercles de plastique qui apparaissent trés rapidement lors d'un choc en éjectant le couvercle. Il se gonfle en 50 millièmes de seconde, puis se dégonfle en 2 dixièmes de seconde.

Etudions l'un de ces tests. On se place dans un référentiel terrestre lié à la route. Une voiture équipée pour le test est animée d'un mouvement rectiligne uniforme à la vitesse de 56 km.-1

1/ Faites l'inventaire des forces exercées sur un passager de la voiture, aprés avoir précisé dans quel référentiel vous étudiez le mouvement.

2/ Quel est le mouvement de ce passager ?

3/ Déduisez la valeur de la résultante (ou de l'effet cumulé) des forces appliquées.

La voiture subit un choc frontal : sa vitesse est alors ramenée à zéro quasi-instantanément.

4/ Au même moment, quel est l'inventaire des forces sur le passager ?

5/ Déduisez-en le mouvement du passager en l'absence de ceinture de sécurité.

6/ Quelle est la durée de déclenchement de l'airbag ? Calculez la distance en mètres que parcours le passager (ou plutôt le mannequin) dans l'habitacle.

7/ Concluez quand à l'utilité de mettre sa ceinture de sécurité, même si le véhicule est équipé d'airbags.

Et voilà, c'est fini :we: (je sais que c'est assez long malheureusement) :hum:

par **Dominique Lefebvre** » 17 Sep 2007, 21:33

ashlee a écrit:Bonjour, :we: alors voilà je n'arrive pas à faire mon exercice. Serait-il possible que quelqu'un m'aide ? :id: merci :we:

Voilà l'énoncé de mon exercice :

exercice n°1 :

Afin d'étudier le niveau de sécrurité d'une voiture, on réalise des tests qui consistent à projeter un véhicule contre un obstacle fixe (crash test).
Des mannequins simulent la présence de passagers à l'intérieur du véhicule et ils sont, tout comme la voiture, équipés de nombreux capteurs qui permettent de recueillir un ensemble de données physiques au cours du test.

Les principaux systèmes de sécurité que l'on rencontre dans l'habitacle d'une voiture sont les ceintures de sécurité et les airbags. Ceux-ci sont des coussins gonflabes placés sous des couvercles de plastique qui apparaissent trés rapidement lors d'un choc en éjectant le couvercle. Il se gonfle en 50 millièmes de seconde, puis se dégonfle en 2 dixièmes de seconde.

Etudions l'un de ces tests. On se place dans un référentiel terrestre lié à la route. Une voiture équipée pour le test est animée d'un mouvement rectiligne uniforme à la vitesse de 56 km.-1

1/ Faites l'inventaire des forces exercées sur un passager de la voiture, aprés avoir précisé dans quel référentiel vous étudiez le mouvement.

2/ Quel est le mouvement de ce passager ?

3/ Déduisez la valeur de la résultante (ou de l'effet cumulé) des forces appliquées.

La voiture subit un choc frontal : sa vitesse est alors ramenée à zéro quasi-instantanément.

4/ Au même moment, quel est l'inventaire des forces sur le passager ?

5/ Déduisez-en le mouvement du passager en l'absence de ceinture de sécurité.

6/ Quelle est la durée de déclenchement de l'airbag ? Calculez la distance en mètres que parcours le passager (ou plutôt le mannequin) dans l'habitacle.

7/ Concluez quand à l'utilité de mettre sa ceinture de sécurité, même si le véhicule est équipé d'airbags.

Et voilà, c'est fini :we: (je sais que c'est assez long malheureusement) :hum:

Bon, et alors! As-tu fais l'inventaire des forces? Qu'obtiens-tu?

par **ashlee** » 18 Sep 2007, 07:08

pour la première question, j'ai trouvé :

1/ les forces exercées sur le passager sont la force de frottement, le poids et la réaction d'aprés moi.

2/ le mouvement de ce passager est rectiligne uniforme

3/ ??

Voilà ce que j'ai trouvé pour la première partie de l'exercice.
Si quelqu'un pourrait me dire si c'est bon, ce serait trés gentil de sa part.

merci :we:

par **ashlee** » 18 Sep 2007, 07:21

pour la deuxième partie :

4/ l'inventaire des forces sur le passager sont le poids et la réaction.

5/ en l'absence de ceinture de sécurité, le mouvement est non rectiligne non uniforme

6/ l'airbag se déclenche en 50 millièmes de seconde.
d = t*v donc d = 50*(56/60) = 46,7

7/ il faut mettre la ceinture de sécurité car cette dernière retiens le passager, même si les airbags se déclenchent.

Quelqu'un peut me dire si j'ai bon ? merci :we:

par **ashlee** » 18 Sep 2007, 07:31

comment changer l'unité de la vitesse ?

si v en km/h soit v= d(km) / t(h) donc v= d.103 (m) / t.3600 (s)

donc v = 56*103 ( 10 puissance 3)(m)/3600(s) = 15,55 m/s

par **flaja** » 18 Sep 2007, 22:55

1/ les forces exercées sur le passager sont la force de frottement, le poids et la réaction d'aprés moi.
----> poids et la réaction opposée au poids
mais pas de force de frottement

2/ le mouvement de ce passager est rectiligne uniforme
----> oui v = constante

3/ ??
-----> v = constante => accélération gamma = 0 => F = m gamma = 0

par **flaja** » 18 Sep 2007, 23:04

4/ l'inventaire des forces sur le passager sont le poids et la réaction.
----> comme le passager continue d'avancer,
il y a le frottement sur le siège (négligeable).

5/ en l'absence de ceinture de sécurité, le mouvement est non rectiligne non uniforme
----> en gros, le passager continue son mouvement uniforme,
alors que la voiture est arrêtée.

6/ l'airbag se déclenche en 50 millièmes de seconde.
d = t*v donc d = 50*(56/60) = 46,7
-----> distance en quelle unité ? si c'est en mètre, c'est un peu grand !
? d = t*v = 50.e-3s * 56.e3m / 3600s = 0.78 m = 78 cm

par **ashlee** » 19 Sep 2007, 06:37

Merci beaucoup flaja :id:

Je récapitule :

1/ Pourquoi as-tu mis le poids et la réaction opposée au poids. Pourquoi opposée au poids ? pour me dire que la réaction est opposée au poids ?

3/ c'est quoi une accélération gamma ? Peux-tu mieux me l'expliquer stp ?

5/ donc c'est non rectiligne uniforme ?

6/ d = t*v = 50.e-3s * 56.e3m / 3600s = 0.78 m = 78 cm

e = ?? Serait-il possible que tu me détailles le calcul si tu peux. merci :happy2:

Merci :happy2:

par **Dominique Lefebvre** » 19 Sep 2007, 21:13

Il ne serait pas idiot de préciser le référentiel. D'abord parce que c'est demandé par l'énoncé, ensuite parce que ça se fait en mécanique sans quoi les réponses n'ont aucun sens et enfin parce que ça permet de comprendre le problème...

Tu vas devoir parler d'inertie et sans préciser le référentiel, bonjour les dégats...

En pour la fin, c'est vrai que lorsque tu pars en avant suite à un freinage, il est bien connu que tu effectues un joli mouvement circulaire!!! La première loi de Newton (le principe d'inertie) ça te dit qq chose?

par **ashlee** » 21 Sep 2007, 16:11

je récapitule :

1/ J'étudie le mouvement dans le référentiel terrestre. Les forces exercées sur le passager sont le poids et la réaction.

2/ Le mouvement de ce passager est rectiligne uniforme car d'aprés le principe d'inertie, tout corps persévère en son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s'exercent sur lui se compensent.

Est-il nécessaire de dire que la vitesse est constante ?

3/ Je ne sais pas ce que cela signifie :

" v = constante => accélération gamma = 0 => F = m gamma = 0 "

Quelqu'un pourrait-il me la formuler autrement svp.

4/ Il y a désormais la force de frottement due au frottement sur le siège. Cette dernière est négligeable

5/ Le mouvement est uniforme ou bien circulaire uniforme comme le dit " Dominique Lefebvre " en évidence.

6/ d = t * v = 50.10^-3 * 56.10^3 / 3600 = 0,78m = 78 cm

7/ Il faut mettre la ceinture de sécurité car cette dernière retiens le passager, même si les airbags se déclenchent. Il y a moins de chocs.

PLEASE : QUELQU'UN PEUT-IL ME DIRE SI J'AI BON ??? :hein:

SVP !! :triste:

MERCI !! :briques:

par **Dominique Lefebvre** » 21 Sep 2007, 17:16

ashlee a écrit:je récapitule :

1/ J'étudie le mouvement dans le référentiel terrestre. Les forces exercées sur le passager sont le poids et la réaction.

OK

2/ Le mouvement de ce passager est rectiligne uniforme car d'aprés le principe d'inertie, tout corps persévère en son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s'exercent sur lui se compensent.

Est-il nécessaire de dire que la vitesse est constante ?

Dire que le mouvement est rectiligne uniforme implique obligatoirement que la vitesse est constante! Le terme "uniforme" s'applique à la vitesse.
Note, pour le 3, qu'une vitesse constante implique une accélération nulle, car l'accélération est la dérivée de la vitesse (et la dérivée d'une constante est nulle..). Attention, il y a un cas particulier qui tient du piège :un mouvement circulaire à vitesse constante (vitesse angulaire) possède une accélération! C'est pour ceci que l'on dit "mouvement rectiligne uniforme"!

3/ Je ne sais pas ce que cela signifie :

" v = constante => accélération gamma = 0 => F = m gamma = 0 "

Quelqu'un pourrait-il me la formuler autrement svp.

La vitesse est la dérivée du mouvement. Si cette vitesse est constante, alors l'accélération est nulle (si dx/dt = A = constante alors dA/dt = 0). Physiquement cela peut se traduire en disant que l'accélération est le taux d'augmentation de la vitesse. Si cette vitesse est constante, son taux d'augmentation est nul!

Dans la formule F = m*a dans laquelle a est l'accélération, si a=0 F =0 c'est trivial, non?

4/ Il y a désormais la force de frottement due au frottement sur le siège. Cette dernière est négligeable

Tu es toujours dans le référentiel terrestre. Le passager est supposé solidaire de la voiture et donc de son siège. La voiture percute un obstacle. Elle est donc freinée pratiquement instantanément et s'arrête. Et lisant ceci, j'imagine que tu perçois qu'il se passe quelque chose et qu'il y a bien une force quelconque qui s'exerce sur la voiture. la question est de savoir si elle s'exerce aussi sur le passager?
Si tu supposes que le frottement du siège est négligeable, c'est donc que la voiture peut freiner sans que la décélération s'exerce sur le passager, qui continue son mouvement rectiligne uniforme.
Ta réponse n'est cependant pas correcte: le frottement siège/passager a toujours existé et n'est pas négigeable!Comment expliques-tu que le passager ne soit pas resté sur place quand la voiture a démarré, toujours selon le principe de l'inertie?

Donc réponse à revoir.

5/ Le mouvement est uniforme ou bien circulaire uniforme comme le dit " Dominique Lefebvre " en évidence.

Mon allusion au mouvement circulaire était ironique!!! En théorie, le passager continue son mouvement rectiligne uniforme, puisque, toujours en théorie, le freinage imposé à la voiture ne lui est pas transmis.

6/ d = t * v = 50.10^-3 * 56.10^3 / 3600 = 0,78m = 78 cm

OK, mais que se passe-t-il pendant les 200 ms de dégonflement de l'airbag?

7/ Il faut mettre la ceinture de sécurité car cette dernière retiens le passager, même si les airbags se déclenchent. Il y a moins de chocs.

Un peu courte ton explication! Comment ça "il y moisn de choc": qu'est-ce que cela veut dire?
Tu dois utiliser les données calculées plus haut pour répondre...

PLEASE : QUELQU'UN PEUT-IL ME DIRE SI J'AI BON ??? :hein:

SVP !! :triste:

MERCI !! :briques: [/quote]

par **ashlee** » 21 Sep 2007, 19:04

3/ Déduisez la valeur de la résultante (ou de l'effet cumulé) des forces appliquées.

D'aprés ton explication, je ne sais toujours pas quoi répondre à la question. Qu'est-ce-que la résultante ?

Peux-tu m'aider stp :id:

par **ashlee** » 21 Sep 2007, 19:06

4/ Il y a désormais la force de frottement due au frottement sur le siège. Cette dernière est négligeable

Oui, je sais qu'il y a bien une force qui apparaît : la force de frottement.

Mais celle-ci est-elle toujours négligeable ou que dans certains cas ? Car comme tu l'as dit, ici, la force de frottement ne peut-être négligeable.

par **ashlee** » 21 Sep 2007, 20:12

6/ Je ne sais pas ce qui se passe pendant les 200 ms du gonflement de l'airbag.

par **ashlee** » 21 Sep 2007, 20:15

7/ Daprés la réponse à la question 6/ qui est la suivante : d = t * v = 50.10^-3 * 56.10^3 / 3600 = 0,78m = 78 cm

Cela montre bien que la ceinture est indispensable même si les airbags se déclenchent. Avec la ceinture de sécurité, le passager n'avance que de 78 cm alors que s'il n'était pas attaché, il serait passé par la vitre (peut-être) ou bien il aurait était projeté loin.

Est-ve bon comme réponse ?

par **Dominique Lefebvre** » 22 Sep 2007, 09:50

ashlee a écrit:4/ Il y a désormais la force de frottement due au frottement sur le siège. Cette dernière est négligeable

Oui, je sais qu'il y a bien une force qui apparaît : la force de frottement.

Mais celle-ci est-elle toujours négligeable ou que dans certains cas ? Car comme tu l'as dit, ici, la force de frottement ne peut-être négligeable.

Hum... Il faut préciser tout ça! Tu sais peut-être qu'il y a deux types de frottements:
- les frottements statiques,proportionnels à la force normale (le poids en bref). Par exemple,c'est le frottement que tu dois vaincre pour déplacer une caisse sur le sol.

- les frottements cinétiques, qui s'opposent au mouvement en cours. C'est par exemple, le frottement de glissement qui tu dois vaincre quand tu tires la caisse (déjà mise en mouvement).

Dans le cas de ton passager, pour qu'il est déplacement, il faut que la force engendrée soit suffisante pour vaincre d'abord le frottement statique et ensuite suffisante pour vaincre le frottement cinétique.
Et surtout, le frottement statique existait avant le choc! La force qui est apparue est la force de frottement cinétique, qui n'existait pas lorsque le passager était immobile par rapport à son siège. De plus, pour caractériser cette force, il est plus simple de se situer dans le référentiel du véhicule...

par **Dominique Lefebvre** » 22 Sep 2007, 09:51

ashlee a écrit:6/ Je ne sais pas ce qui se passe pendant les 200 ms du gonflement de l'airbag.

C'est sans doute assez compliqué: le passager doit être retenu par la ceinture et pas l'airbag. Il doit donc rebondir à la fois sur la ceinture et sur le siège! Une masse oscillante en quelque sorte!

Laisse tomber, on ne te pose pas la question!

par **Dominique Lefebvre** » 22 Sep 2007, 09:57

ashlee a écrit:7/ Daprés la réponse à la question 6/ qui est la suivante : d = t * v = 50.10^-3 * 56.10^3 / 3600 = 0,78m = 78 cm

Cela montre bien que la ceinture est indispensable même si les airbags se déclenchent. Avec la ceinture de sécurité, le passager n'avance que de 78 cm alors que s'il n'était pas attaché, il serait passé par la vitre (peut-être) ou bien il aurait était projeté loin.

Est-ve bon comme réponse ?

Pas vraiment! La conclusion est bonne mais pas l'explication!

Justement, j'espère bien que le passager ne se déplace pas de 78 cm! C'est plus que la distance qui sépare la tête du passager du parebrise dans une voiture ordinaire...
La ceinture maîtrise et limite ce déplacement, afin que la distance de déplacement soit inférieure à la distance tête-parebrise. La course de la ceinture doit être la plus courte possible pour éviter une accélération trop grand du corps du passager. D'où l'existence des mécanismes de prétension qui limitent la course à qq centimètres.
Avec un harnais, la course est pratiquement négligeable, le seul problème demeurant l'écrasement du corps contre le harnais (et les multiples hématomes aux côtes, voires côtes cassées, résultants!)

par **Dominique Lefebvre** » 22 Sep 2007, 10:03

ashlee a écrit:3/ Déduisez la valeur de la résultante (ou de l'effet cumulé) des forces appliquées.

D'aprés ton explication, je ne sais toujours pas quoi répondre à la question. Qu'est-ce-que la résultante ?

Peux-tu m'aider stp :id:

On est dans le cas où le passager est en mouvement rectiligne uniforme (avant le choc). On considére qu'il est solidaire du véhicule par la force de frottement statique (proportionnelle à son poids) que l'on ne mentionnera pas.
Donc ton passager est soumis à son poids et à la réaction du fauteuil. Comme a priori il ne passe pas à travers le fauteuil, la résultante est nulle.Le passager est à l'équilibre.

En équations, tu traduis ça par a l'accélération qui est nulle. La somme des forces résultantes est égale à l'accélération, donc nulle (loi de Newton F = m*a= 0) et donc son poids est égal à la réaction...

par **ashlee** » 22 Sep 2007, 15:41

La voiture subit un choc frontal : sa vitesse est alors ramenée à zéro quasi-instantanément.

4/ Au même moment, quel est l'inventaire des forces sur le passager ?

En ce qui me concerne, je n'ai pas vu les forces de frottements statiques et cinétiques.
Dans ce cas, je dis juste qu'il y a la force de frottement qui apparaît. non ? :hein:

Tu me dis : " De plus, pour caractériser cette force, il est plus simple de se situer dans le référentiel du véhicule. "

... donc dés la question 1/, je dis que j'étudie le mouvement dans le référentiel du véhicule ou bien je reste dans le terrestre ? :hein:

Mécanique

mécanique

Qui est en ligne