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Physique: forces et vecteur quantité de mouvement

Question de JonasNgote. Devoir de physique, 11-14 ans (6e, 5e, 4e, 3e / 6e primaire à 3e secondaire).
jeudi 11 à 22:39 #
Bonjour,

Matière / Classe: phyisique en 2nd c

Énoncé de l'exercice:lors des jeux olympique 2012 un athelte parcoure 200m en 19s en le considerant comme un point materil representer les force qui lui sont applique ; contitu t il un systeme isole ou pseudo isole justifier; calculer le module du vecteur quantite de mouvement sachant que la masse de celui ci y compri de son equiliment vaut 70kg represente le vecteur quantite de mouvement a l echelle 1DEMI SACGANT que que 1CM EGALE a 1kg m par s

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Re: forces et vecteur quantité de mouvement
dimanche 14 à 20:41 #
Bonjour,

Dans cet exercice aucun renseignement n'est donné sur la longueur des foulées de l'athlète, ni sur la fréquence de celles-ci, ni sur le temps de suspension ( aucun contact avec le sol..) ni sur la nature du mouvement au cours de ces 200 mètres .....accéléré (MRUA...) constant (MRU..), le mouvement décéléré n'est pas envisageable ici si l'on veut aller le plus vite possible ....il n'est donc pas question de déterminer les forces dans le corps même de l'atlète , les caractéristiques morphologiques n'étant pas définies.

Le problème est donc en rapport avec la loi fondamentale de la dynamique des corps: f = ma

Logiquement au départ de la course, le mouvement est rectiligne uniformémént accéléré, puis la vitesse Maxi de l'atlète étant atteinte, il finit sa course s'il a bien calculé son effort à vitesse constante ....Ou en accélérant ....ce qui arrive bien souvent quand le départ est moyen ....et que l'athlète posséde un bon potentiel .

Ici nous nous plaçons dans un référentiel galiléen ( La terre, le sol de la piste est fixe) l'atlète est le point matériel mobile .

La force totale ( en Neuwtons) de l'athlète peut être décomposée selon 2 directions à partir de son origine sur le sol :

Une force verticale de la réaction sur le sol
Une force d'inertie Horizontale d'avancement .

Le module de la quantité de mouvement sera le produit de la force horizontale par la vitesse .

Supposons le mouvement uniformémént accéléré ( Un athlète prudent conaissant bien ses forces ....)

Appliquons la loi liant l'espace parcouru (e) , l'accélération (a) et le temps (t)
e = 1/2 at²

Loi liant la vitesse à l'accélération et au temps, sans vitesse initiale.

v = at

Ensuite appliquer la loi de la dynamique

f = ma

a +++


















Ajout du 15-01-2018 à 12:02:

L'accélération est le quotient de la différence des vitesses sur la différence des temps .

Au moment du départ la vitesse initiale est nulle V0=0
Le temps t0 =0 lui aussi

A l'arrivée, 200 mètres plus loin, la vitesse moyenne (Vt) est donnée par le quotient de la distance (d) parcourue par le temps (t) mis à la parcourir

Vt = d/t = 200/19 = 10,526 m/s

L'accélération (a) est le quotient de : ( Vt-V0) / (t-t0) soit :
a = (10,526 - 0) / (19-0) = 0,554 m/s²

la force dynamique horizontale ((fv) nécessaire pour mettre en mouvement est l'application de f= ma

f = 70 x 0,554 = 38,78 Kg

Re: forces et vecteur quantité de mouvement
lundi 15 à 13:13 #
Voilà qui me semble remarquablement à côté du sujet.
On demande juste le vecteur de quantité de mouvement soit 1/2.mv²

Et on demande si l'athlète est isolé ou pseudo isolé. Où est-il question d'accélération ? Nulle part.
L
Re: forces et vecteur quantité de mouvement
lundi 15 à 14:19 #
OK Ludwig,
Répondre dans l'orde est une bonne solution ....mea culpa .

L'athlète est dans un systéme isolé lorsqu'il est sur les startings-blocs ...En effet..il est en équilibre à ce moment précis, toutes les forces qui agissent sur lui sont toutes compensées et son centre de gravité est immobile .

Lorqu'il donne son implusion de démarrage le système n'est plus isolé, il y a un déséquilibre entre les forces et la résultante est une mise en mouvement. Cet état de pseudo équilibre durera tout le temps que la force d'impusion durera, autrement dit tout le temps que l'accélération se fera sentir .

A différents moments de la course on peut renconter les deux états selon que le mouvement soit uniforme ( Isolé) accéléré ou décéléré ( pseud-isolé) selon le mode de progression choisi par l'athlète .

Au départ de la course,(MRUA) le vecteur masse est décomposé en 2 directions ....verticale ( réaction de la masse de l'athlète sur le sol) et horizontale ( son accélération)
Si le mouvement devient uniforme ( on n'est pas dans le vide...) une certaine energie pour l'entertien du mouvement est nécessaire malgré tout .....!!!l Bien que le travail soit nul puisqu'il n' y a plus de poussée.

La quantité de mouvement comme tu le dis est bien 1/2 mv² ....elle se retrouve dans le diagramme qui met en oeuvre l'accélération, la masse et la réaction du sol .....les calculs le prouvent.





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