[1Ère S] Exercice De Physique, Urgent!

[Deldos]

Bonjour et Joyeuses Pâques!

 

Alors voilà, je bloque dans une question d'un exercice de physique.

 

On considère un cycliste et son vélo se déplaçant en ligne droite. L’ensemble a une masse m = 85kg. On négligera les frottements dans cet exercice. L’intensité de la pesanteur est g = 9.8 N/kg.

 

1) Dans une première partie, le cycliste se déplace sur un sol horizontal a la vitesse constante v = 20km/h. Cette position sera prise comme origine pour énergie potentielle de pesanteur.

    a) Calculez son énergie cinétique.

    b) En déduire son énergie mécanique.

2) Le cycliste aborde une cote dont la pente est de 3° (l'angle que fait la cote avec l'horizontale). En bas de la cote sa vitesse est toujours v = 20km/h. Le cycliste ne pédale pas.

    a) Quelle distance peut-il espérer parcourir sur cette cote grâce a son élan ?

    b) Déterminez la vitesse v' du cycliste après qu'il a parcouru 10m.

3)Le cycliste doit s’arrêter a un stop situe a 20 m après le début de la cote.

    a) S'il ne freine pas, quelle est sont énergie cinétique lorsqu'il arrive au stop ? En déduire sa vitesse v''.

    b) Afin de s’arrêter au stop, il freine. Son énergie mécanique est-elle alors constante? Expliquer les transferts énergétiques qui ont lieu au cours du freinage. En déduire l’énergie reçu par le système du freinage du vélo.

 

Je bloque à la question 2-b, si vous pouviez m'aider.

 

Merci d'avance.

 

 

[Boltzmann_Solver]

Bonjour,

 

Déjà, ton énoncé est incomplet car tu aurais du préciser le référentiel (terrestre).

Normalement, la 2)b) ne présente aucune difficulté physique supplémentaire (ce ne sont ques des maths). Donc, précise les questions précédentes et on t'aidera à partir de là.

[Deldos]

Ce n'était pas indiqué dans l'énoncé, sinon je l'aurais précisé.

 

Les réponses aux premières questions :

 

1.1 E_c = 1/2 * m * v² = 1/2 * 85 * (20/3,6)² = 1312 J

1.2 Puisque il se déplace un sol horizontal, alors son énergie potentielle de gravitation est nulle (h = 0), et donc E_m = E_c

2.1 Les frottements sont négligés, donc l'énergie mécanique reste constante.

E_p = mgh = m*g*d*sin 3

85 * 9,8 * d * sin 3 = 1312

1312 = 43,6d

d = environ 30m

 

Je pense finalement avoir trouvé pour la question 2.2, mais j'aimerais une confirmation :

 

E_m = E_p + E_c

1312 = 436 + 1/2 * 85 * v'²

v'² = 833,5

v' = 28,8 m/s

J'ai bon?

[Deldos]

Petite inattention de ma part : j'ai soustrait au lieu de diviser dans la 2.2, donc je trouve :

 

1312 = 957/2 * v'²

v'² = 2,74...

v' = 1,6 m/s

 

Je pense que c'est bon, non?

[Boltzmann_Solver]

Disons que tes calculs ne sont corrects que dans le référentiel terrestre. Dans le référentiel géocentrique, tu devrais composer avec la vitesse de rotation de la Terre sur elle-même !!! C'est très important. Si ce n'est pas dans l'énoncé, c'est que ton professeur attend que tu le mettes par toi même.

 

Les calculs sont corrects (sauf 2.2 ou v = 4.5 m/s) mais la justification de la 2.1 et 2.2 n'est pas pertinente. En effet, rien ne laisse penser que les frottements sont négligeables. Par contre, la hauteur sera maximale si on suppose les frottements sont nuls. Le système n'étant soumis qu'à son propre poids (une force conservative), on peut applique le principe de conservation de l'énergie mécanique.

 

Mais c'est déjà bien ce que tu as fait !

[Deldos]

L'énoncé précise que l'on négligera les frottements dans l'exercice, c'est pour ça que j'ai mis ça.

[Boltzmann_Solver]

L'énoncé précise que l'on négligera les frottements dans l'exercice, c'est pour ça que j'ai mis ça.

[Deldos]

Le 2.2, puisque l'énergie mécanique est constante, nous avons :

 

Em = Ec + Ep

 

1312 = 1/2 * m * v'² + m * g * h

 

1312 = 1/2 * 85 * v'² + 85 * 9,8 * 10 * sin 3

 

1312 = 42,5 * v'² + 436

 

876 = 42,5v'²

 

876 / 42,5 = v'²

 

v' = 4,5 m/s

 

Effectivement, j'avais fait une erreur, j'avais additionné 436 à 42,5v'², je ne sais pas pourquoi...

 

Avec le même raisonnement, je trouve 3.1

 

Ep = 85 * 9,8 * 20 * sin 3

Ep = 872 J

 

Em = Ep + Ec

1812 - 872 = E c

Ec = 440 J

 

Soit :

 

1/2 * m * v''² = 440

 

1/2 * 85 * v''² = 440

v''² = 440 / 42,5

v'' = 3,21 m/s

 

Je bloque un peu sur la dernière question par contre.

[Boltzmann_Solver]

En admettant que le freinage soit instantanée, que peux tu dire sur l'énergie potentielle de pesanteur du véhicule ? De l'énergie cinétique ?

En déduire l'évolution de l'énergie mécanique au cours du freinage.

[Deldos]

L'énergie potentielle de pesanteur baisse, à cause du freinage, tandis que l'énergie cinétique devient nulle. Donc l'énergie mécanique n'est plus constante.

 

Pour les transferts énergétiques, l'énergie cinétique est convertie en énergie calorifique par les freins lorsque l'on arrête le vélo. Mais comment trouver l'énergie reçue par le système de freinage?

[Boltzmann_Solver]

L'énergie potentielle de pesanteur baisse, à cause du freinage, tandis que l'énergie cinétique devient nulle. Donc l'énergie mécanique n'est plus constante.

 

Pour les transferts énergétiques, l'énergie cinétique est convertie en énergie calorifique par les freins lorsque l'on arrête le vélo. Mais comment trouver l'énergie reçue par le système de freinage?