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cinematique

Publié le 03/02/2013

Extrait du document

Etude cinématique du mouvement d'un solide Un mobile M peut glisser sans frottement le long de la ligne de plus grande pente x'Ox d'un plan incliné faisant un angle ? par rapport au plan horizontal. Il est attaché à un fil inextensible tendu parallèlement à l'axe x'Ox . Ce fil exerce une force de traction de norme T sur le mobile. À l'instant t = 0, le mobile M est au repos son centre d'inertie est en O (origine de l'axe), et on applique au fil une traction qui fait gravir à M le plan incliné ; à l'instant t1 = 2,0 s, le fil casse (Masse du mobile : m = 1 kg. ) Un capteur optique, couplé à un ordinateur, mesure la vitesse vx du mobile.. Le graphique vx = f(t) est donné ci-dessous. On prendra g =10 m.s-2., ? =14,5°. [pic][pic] Dans un premier temps on s'intéressera au mouvement du mobile entre l'instant t compris entre 0 et 2 secondes . 1-a) Définir le système, le référentiel, le repère, la somme des forces extérieures, bref faire l'étude mécanique. b) Enoncer la loi permettant de déterminer les valeurs des coordonnées a x et a y du vecteur accélération du centre d'inertie du mobile. c) Donner l'expression littérale de ces coordonnées en fonction des coordonnées des vecteurs force et de l'angle ?...

« b) Déterminer l'expression puis la valeur de l'accélération a x en fonction de g et de l'angle a . c) De quel type de mouvement s'agit-il ? 5 -1) Déterminer graphiquement la valeur de a x . 2) Donner l'expression littérale puis numérique de v x (t), on prendra comme origine des temps t = 2 s. 3) A partir de quel instant compté, à partir du début du mouvement, le mobile redescend t-il la pente ? Etude cinématique du mouvement d'un solide Corrigé 1_a) Pour faire l'étude mécanique du système, il faut toujours définir dans l'ordre: 1)   Le   s y s tèm e :   le   m o b i l e   M. 2)   Le   r éfér e n ti el   :  la  terr e   s u p p o s ée   r éfér e n ti el   g alil ée n ,  d a n s   le q u e l  o n  p o u r r a   a p pli q u e r   la   s e c o n d e   loi   d e   Newt o n 3)   Le   re p èr e   li é au  r éfér e n ti e l   :  . Il  s' a g it   d'u n   re p èr e  c a rt és i e n   orth o n o r m é. 4)   S o m m e   d e   for c e s   e xt éri e u r e s  au  s y s t èm e  : : p oi d s   du   s oli d e : r éa c ti o n   nor m a l e   au   pl a n,   pui s q u ' il   n'y  a   pa s   d e   frott e m e n t . :  for c e   d e   tra cti o n  du   fil.   b )   S e c o n d e   loi   d e   Newt o n   : Dan s   un   r éfér e n ti el   g alil ée n ,  la   s o m m e   v e c t o ri e ll e  d e s  for c e s  e xt éri e u r e s   ap pli q u ée   à un  s y s t èm e  m at éri e l   e s t   ég a l e   au   pr o d uit  d e  s a   m a s s e ,   par   le   v e c t e u r   a c c élér a ti o n   d e   s o n   c e n tr e  d'in e rti e   : c )   R ép o n s e   parti ell e 2_ a )   S u r   l'ax e   d e s   x,   l'a c c élér a ti o n   e s t   ég a l e   à  la   d éri v ée   par   rap p o rt   au  te m p s  d e  la   vite s s e   s ur   l'ax e   d e s   x. C' e s t   ég a l e m e n t   la  p e nt e   d e   la   tan g e n t e   à  la  c o u r b e   v x   =   f(t)   e n   c h a q u e  in sta nt. C e tt e  p e nt e (   ou   c o e ffi ci e n t  dir e c t e u r   d e   la   dr oit e )   e s t   c o n s t a nt e   d o n c   l'a c c élér a ti o n   a x   l' e st   ég a l e m e n t . P o u r   d ét e r m i n e r  la   p e nt e   il  s uffit  d e   pr e n d r e   2  p oi nt s   : M1   (t1   =   0   s   ; v x1   =   0  m .

s ­1 )   et M2  (t2   =   2 s  ;  v x2 =  1, 5   m .

s ­1 )   : b)  R ép o n s e  p arti ell e ,   v x   =   a x .t c )   D'apr ès   la   qu e s ti o n  Q 1  c )  : La   ten si o n   T   du   c âbl e  e s t  d e  3, 2 5   N .   d)  R ép o n s e  p arti ell e   .

  Plu s   la   m a s s e  au g m e n t e   plu s   a x   di mi n u e .

 La  m a s s e   re p r és e n t e  d e   l'in erti e   m éc a n i q u e .. »

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