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Niveau maths sup
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Travail force de frottement solide

Posté par
MarvinSith
05-12-09 à 18:29

Bonjour à tous , voila j'ai un problème d'exercice , c'est la fameuse histoire du skieur qui descend une pente. Voici l'énoncé :
Un skieur se trouve au sommet d'une piste faisant un angle avec l'horizontale et de dénivelée h. A t=0, il part sans vitesse initiale.

Toute la suite de l'exercice se résoudra par l'approche énergétique !

L'exercice se compose de 2 partie , sans et avec frottement :
- J'ai réussi sans problème la partie sans frottement , on avait que 2 forces : le poids (force conservative) et la réaction du support (le travail est nul car perpendiculaire au mouvement)

J'ai trouvé une vitesse de v = (2gh) ainsi qu'une conversion parfaite entre l'énergie cinétique et l'énergie potentielle.


- Maintenant, passons avec les frottements fluide, j'expose ma méthode : (les vecteurs sont représentés ici par des '_')

Enoncé : Etude avec un frottement solide de coefficient f.

"Considérons l'objet ponctuel dans le référentiel lié à la Terre, supposé galiléen"

Inconnues cinématique : x(t)
Bilan des forces :
P = m'g' (force conserv)
N = N'uz' (force non conserv + ne travaille pas)
F = -f'v' (opposé au mouvement)

(Schéma tout en bas)
Em = (force non conservative) = 0
Em(t) = Em(t=O) = constante

Em(A) = (1/2)mvA² + mgh
or au point A , v = 0 donc
Em(A) = mgh

Em(B) = (1/2)mvB² + mgh
or au point B , h=0 donc
Em(b) = (1/2)mvB²

Mais la je ne vois pas où introduire la force de frottement vu que ce n'est pas une force conservative , me suis-je trompé sur Em(A) et Em(B)

Sinon à la question 2.) Il me demande de calculer le travail de la force de frottement solide lors du déplacement...

J'espère avoir été clair et j'attend avec impatience vos réponses Bonne soirée!

Travail force de frottement solide

Posté par
donaldos
re : Travail force de frottement solide 05-12-09 à 19:10

Il serait sans doute préférable d'utiliser le théorème de l'énergie cinétique qui ne fait pa sla distinction entre forces conservatives et forces non conservatives:

\Delta E_c=\mathcal{W}_{\vec{F}_{ext}

La variation d'énergie cinétique est égale au travail des forces extérieures.

Ici le travail de chacune des forces  est relativement aisé.

Posté par
donaldos
re : Travail force de frottement solide 05-12-09 à 19:21

PS: on peut aussi en déduire une formulation adaptée de la conservation de l'énergie mécanique en séparant les forces conservatives (\vec{F}_c) des forces non-conservatives (\vec{F}_{nc}). Le travail d'une force conservative est en effet égale à l'opposé de la variation d'énergie potentielle associée :

\mathcal{W}_{\vec{F}_{c}=-\Delta E_p

d'où

\Delta E_c + \Delta E_p = \mathcal{W}_{\vec{F}_{nc}

Tu peux donc continuer d'utiliser la notion d'énergie potentielle pour les forces conservatives mais tu es quand même obligé de passer par la notion de travail pour ce qui est des forces non conservatives.



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