Bonjour, pouvez-vous m’aider s’il vous plaît ? Un palet de masse m=160g est lancé sur une patinoire horizontale à une vitesse vo = 15 m.s-1. Il s'arrête au bout

Réponse :

Explications :

■ a) le palet est soumis à 3 forces :

   - son poids vertical vers le bas

   - la réaction de la glace verticale vers le haut

   - une force de frottement supposée constante

      opposée au mouvement

       ( Frottement sur la glace + frottement dans l' air )

■ Poids du palet :

   P = masse x gravité = 0,16o kg x 9,8 N/kg ≈ 1,6 Newton

■ étude du mouvement :

  x = 0,5 a t² + Vo t   et   vitesse = a t + Vo

   avec x = 50 mètres et Vo = 15 m/s ( soit 54 km/h )

  donne à l' arrivée :

  50 = 0,5 a t² + 15 t   et   0 = a t + 15

  on a donc 50 = 0,5 t (a t + 15) + 7,5 t

                     50 = 0,5 t * 0 + 7,5 t

                      50 = 7,5 t

                         t = 50/7,5 ≈ 6,67 secondes

   d' où a = -15 / 6,67 ≈ -2,25 m/s² .

   conclusion : le palet a glissé pendant 6,67 secondes,

    il s' agit d' un mouvement rectiligne uniformément freiné

    ( c' est pour cela que a est une accélération négative ! )

■ b) la Force non conservative qui travaille est le Frottement !

■ c) travail de la Force de frottement :

       Wf = 0,16o kg * (-2,25 m/s²) * 50 mètres

            = -18 Joule .

       remarque : un travail négatif est bien lié à un travail résistant,

                            donc à une Force opposée au mouvement ♥

■ d) norme de la Force de frottement :

       Wf = F * 50 mètres donne F = 18 / 50 = 0,36 Newton .

       remarque :

       cette Force de frottement paraît importante sur la glace,

       car le palet possède aussi une forme plutôt aérodynamique

       ( j' attendais un Frottement proche de 0,18 Newton )