[PDF] DM no2 – Dynamique Newtonienne





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Les forces les plus courantes

Réaction normale. Frottement. Caractéristiques. - direction. - sens. - point d'application. - valeur. Schéma : - perpendiculaire au plan. - vers le haut.



Chapitre 3 : Forces sexerçant sur un solide

On appelle droite d'action ou droite support la droite qui a même direction que la force Une composante normale F2 ... La réaction normale du support Rn.



Leçon M2/M3 – Méthodes

RN : la composante normale (au support) de la réaction RT : la composante tangentielle (au support et au vecteur vitesse) de la réaction.



Leçon 1 : Contact entre deux solides. Frottement

Cette force est alors simplement proportionnelle à la réaction normale du support avec un coefficient de frottement noté .



Partie II : Électricité

Donc il glisse. Bilan des forces agissant sur le solide o Son poids



Item 112 : Réaction inflammatoire : aspects biologiques et cliniques

Support de Cours (Version PDF) -. Item 112 : Réaction de la réaction inflammatoire et les points d'impacts des thérapeutiques anti- inflammatoires.



Physique : Force Energie et Travail

La réaction du support d'un système peut toujours être décomposée en deux forces suivant la relation : •. : Réaction normale perpendiculaire à la vitesse 



DM no2 – Dynamique Newtonienne

Force de frottement solide réaction du support. Lors du contact entre deux solides



GESTION DU STRESS

Le stress est donc une réaction normale. Le support social est une des variables les plus importantes de la réussite scolaire.



1 Travail et puissance dune force

La réaction normale du support a une puissance nulle car elle est orthogonale au mouvement : elle ne travaille pas. Le travail de la réaction du support se 



Partie III : Mécanique

Un objet posé sur un support immobile : Le support exerce sur l’objetune force de contact appelée réaction Rdu support Cette force empêche le solide de s’enfoncerdans le support Acteur : Le support Receveur : Le solide La réaction Rdu support est verticale Donc cette réaction est normale au support À ce niveau la réaction RN du



Dynamique du point matériel - Cours de Physique Chimie

décomposer la réaction : • La réaction normale du support Rn ???? Elle est perpendiculaire au plan du support C'est la réaction à l'enfoncement • La réaction tangentielle de la table Rt ???? Elle est parallèle au plan de la table C'est la force de frottement exercée par la



leay:block;margin-top:24px;margin-bottom:2px; class=tit wwwphysagregfrChapitre 14 : Système solide-ressort - Physagreg

c Bilan des forces : Le poids du solide :P ; La réaction du support :R [= RN (réaction normale) + f (force de frottements)] ; La force de rappel du ressort : F d Deuxième loi de Newton : ?Fest =m×aG ?P +RN +f +F =m×aG En projection sur l’axe O i : O i Doc n°4 Doc n°5



Frottement solide

La réaction normale du support est donc exactement opposée au poids Physiquement cette force vient de la compression du support dans le sens normal sous l’effet du poids du bloc ou plus généralement sous l’effet de la force pressante On voit aussi qu’il y a une force



Dynamique du point matériel - Cours de Physique Chimie

4 Réaction normale du support Si on considère un corps de masse m posé sur un support ce dernier exerce une force de contact sur le corps notée R N & et appelée réaction normale du support Celle-ci est perpendiculaire à la surface de contact vers le haut Son point d’application est centré sur la surface de contact F kxi &

Qu'est-ce que la réaction normale du support ?

4. Réaction normale du support force de contact sur le corps, notée R, et appelée réaction normale du support. Celle-ci est perpendiculaire à la surface de contact, vers le haut. Son point d’application est centré sur la surface de contact.

Comment déterminer une réaction normale ?

De manière générale, pour déterminer une réaction normale, on utilise ce que l'on sait de l'accélération selon la direction perpendiculaire à la surface de contact (en considérant bien sûr qu'au niveau de la surface de contact les objets ne pénètrent pas l'un dans l'autre).

Pourquoi on parle de réaction normale ?

On parle de réaction normale parce que cette force, notée par convention le plus souvent F_n F n ou N N, est toujours perpendiculaire à la surface de contact. Et c'est logique que cette force soit perpendiculaire à la surface de contact puisqu'elle empêche les objets solides de pénétrer les uns dans les autres.

Comment déterminer la réaction normale par application de la deuxième loi de Newton ?

Il suffira d'insérer dans l'expression de la deuxième loi de Newton les valeurs de l'accélération verticale et des forces supplémentaires. Dans tous les cas, la méthode de détermination de la réaction normale par application de la deuxième loi de Newton sera toujours valable.

Exercices de M´ecanique2008-2009

DM no2 - Dynamique Newtonienne

Point glissant `a l"int´erieur et `a l"ext´erieur d"une sph`ere Dans ce qui suit, on admet qu"un point mat´eriel mobilesans frottementsur la surface d"un solide

Ssubit de la part de celui-ci uneaction de contact-→Nnormale `aSet dirig´ee vers l"ext´erieur de

S(" extérieur »= espace du côté deM).

SoientSune sphère creuse de centreCet de rayona.OetAsont deux points diamétralement

opposés. Dans toute la suiteSest fixe dans le référentiel terrestre supposé galiléen, le diamètre

OAétant vertical.

On considère le mouvement sans frottement d"un point matérielMde massemdans un plan vertical passant parOA.

1)OAétant une verticale ascendante et le mouvement de

Ms"effectuant sur la face interne deS, établir une équation différentielle du second ordre(E)vérifiée par la variableθ= (--→CO,--→CM).

Déduire de(E)le caractère sinusoïdal des

petitsmouvementsdeMau voisinage deOet donner l"expression de leur période.

2)En multipliant(E)parθet en remarquant que¨θθ=

1 2d( θ2)dt, intégrer(E)par rapport au temps et en déduire la relation liant la vitesse angulaire

θ(notée encoreω) et la

positionθ. (Cette méthode évite le recours à des arguments énergétiques qui ne seront à notre disposition qu"enM3.)

Déterminer la constante d"intégration en sachant queMa été lancé deOavec une vitesse calculée

pour lui permettre d"atteindre tout justeA"en principe»; c"est-à-dire pour queMreste toujours au contact deSjusqu"enA. Montrer que, en fait,MquitteSpour une valeurθ0deθinférieure àπque l"on calculera. Quelle est la nature de sa trajectoire ultérieure?

3)Dans toute la suite,OAest maintenant une verti-

cale descendante et le mouvement deMs"effectue sur la surface externe deS. Avec les notations de la figure ci-contre, établir la nouvelle forme(E?)de l"équation différentielle du mouvement et analyser la conclusion à laquelle celle-ci conduit pour un éventuelpetit mouvement, Métant abandonné sans vitesse avecθ(t= 0) =θ0=α?1.

3)En procédant comme à la question2)pour intégrer(E?)

au premier ordre, donner l"expression deθ2en fonction deθ dans le cas oùMpart deOavec une vitesse négligeable et en déduire la valeurθ0pour laquelleMquitteS. ???Ex-M2.8Le peintre et la poulie Un peintre en bâtiment de masseM= 90kgest assis sur une chaise le long d"un mur qu"il

doit peindre. Sa chaise est suspendue à une corde reliée à une poulie parfaite. Pour grimper, le

peintre tire sur l"autre extrémité de la corde avec une force de680N. la masse de la chaise est

m= 15kg. On travaille avec la verticale(Oz)ascendante.

1)Déterminer l"accélération-→a=a,-→ezdu peintre et de la chaise. Commenter son signe.

2)Quelle force-→F=-→ezle peintre exerce-t-il sur la chaise?

Rép : 1)a= 3,15m.s-2;2)F? -486N.

8http ://pcsi-unautreregard.over-blog.com/qadripcsi@aol.com

2008-2009Exercices de M´ecanique

Rappel et Compléments du cours

Force de frottement solide, réaction du support Lors du contact entre deux solides, donc lors du contact entre un point matérielM(m) et un solideS, ce dernier exerce sur le pointMune force-→Rappelée réaction, com- posée d"une réaction normale (à la surface de contact)-→N, et d"une réaction tangentielle-→T(dite force de frottement) vérifiantLes lois de Coulomb: • S"il y a glissement deMsurS:||-→T||=f||-→N|| oùfest lecoefficient de frottement1 • S"il n"y a pas de glissement deMsurS(---→vM/S=-→0) :||-→T||< f||-→N||

Remarques :

• En posant

-→N≡N-→u(-→ule vecteur unitaire dirigé deSversM, perpendiculaire à la surface

de contact) : le contact se maintient siN >0et le contact cesse siN= 0.

• En l"absence de frottement (f= 0), la réaction du solideSest normale, c"est-à-dire-→R=-→N;

elle reste donc à chaque instant perpendiculaire au suport. ???Ex-M2.9Glissement d"un solide sur un plan inclin´e Un solide supposé ponctuel de massemest déposé à l"extrémité supérieure de la ligne de plus grande penteOxd"un plan incliné d"angleα, sans vitesse initiale. On noteHla distance de ce point initialO au plan horizontal etgl"intensité du champ de pesanteur. exO A H a

1) Absence de frottement

• Déterminer l"accélération du mobile à l"instantt, lorsque les frottements de glissement sont

négligés. • En déduire la vitesse du mobile au pointA.

2) Existence de frottement de glissement

• Quelle est la condition surf, le coefficient de frottement pour que le solide commence à glisser

àt= 0?

• Reprendre les questions de la partie1.

Rép : 1)vA=⎷

2gH;2)vA=?2gH(1-fcotanα)lorsquef ???Ex-M2.10Points mat´eriels en rotation Un système de deux particules identiquesM1etM2(de massem) peut coulisser sans frottement sur un axe rigide horizontalOx.M1est lié àO, etM2est lié àM1par deux ressorts identiques de constante de raideurket de longueur à videl0. L"axeOxtourne autour deOzà la vitesse angulaire constanteω. On poseK≡k mω2. →Trouver les deux équations du mouvement liantl1, l

2,l0etK.

Conseil :Appeler(Ox0y0z0)le repère cartésien du référentiel terrestre. Faire une vue de dessus

pour une position quelconque de la tige. faire apparaître l"angle orientéθentre l"axe (fixe) des

abscisses(Ox0)et la tige(Ox). Faire apparaître la base locale adaptées à l"étude deM1et de

M 2. Rép :¨l1+ω2(K-1)l1=ω2Kl2et¨l2+ω2(2K-1)l2=ω2K(l1+l0)

1. Le coefficient de frottementfd´epend des mat´eriaux en contact mais pas de la surface de contact. Par

exemplef= 0,6 pour le contact caoutchouc / bitume qadripcsi@aol.comhttp ://pcsi-unautreregard.over-blog.com/9

Exercices de M´ecanique2008-2009

???Ex-M2.11fil ´elastique lest´e

Un ressort de masse négligeable, de raideurket de longueur au reposl0, est fixé par ses extrémités

en deux pointsAetBde même altitude et distants ded. Il est lesté en son milieu par un objet quasi ponctuelMde massem.

→Caractériser la position d"équilibre (par exempleθ, angle que font les forces de rappel-→TAet-→TBdes deux parties du ressort sur M avec l"horizontale).

Données :m= 2,0kg;g= 9,8m.s-2;k= 1,0.102N.m-1;l0= 1,0m;d= 80cm. Rappel du cours M2 :En plaçantMau milieu du ressort[AB] (k,l0), on sait qu"on peut le remplacer par un ressort[AM]{kA=k0,lA0=l0

2}en série avec un ressort[MB]{kB=k0,lB0=

l 0

2}tel quek0s"exprime facilement en fonction dek.

notations claires après avoir lu l"énoncé. Y faire apparaître les trois forces qui s"exercent surM

à l"équilibre.

Projeter leP.F.D.à l"équilibre dans le repère (Oxz)où(Ox)est l"horizontale,Ozla verticale ascendante etOmilieu de[AB].

En déduire que le deux moitiés de ressort

exercent des tensions identiques d"intensité T

A=TB=mg

2sinθ.

Que vaut la constante de raideur d"un ressort

de longueur à vide la moitié de celle d"un d"un ressort de raideurk?

En déduire que :mg

2k=|dtanθ-l0sinθ|.

Si on fait l"hypothèse des petits angles :

θ≈mg

2k|d-l0|. Les données de l"énoncé

donnent alors0,49rad= 28◦, qui n"est pas un petit angle→il faut donc résoudre numé- riquement la première expression.

On trouveθ≈0,79rad.

???Ex-M2.12Point sur une tige en rotation uniforme dans R T Une tigeOPrigide est soudée sur un plateau tournant à vitesse angulaire constanteω. Cette tige forme un angle constantα avec l"axe vertical(Oz) = (Δ). Un point matériel de massempouvant glisser sans frottement est en équilibre relatif sur la tige. En utilisant la relation fondamentale de la dynamique dans le référentiel terrestre supposé galiléen :

1)préciser la positionxede l"équilibre relatif;

2)donner les composantesR1,R2etR3de la réaction-→Rdans

la base(-→e1,-→e2,-→e3)liée à la tige. Conseil :Reconnaître la nature de la base(-→e1,-→e2,-→e3)avant toute autre chose.

Rép :

1)xe=gcosα

ω2sin2α;2)R1=-mgcosαsinαR2= 0R3=mg

???Ex-M2.13Tir balistique sans frottement Un obus sphérique de massemassimilé à un point matérielMest lancé dans l"air avec une

vitesse-→v0depuis le pointO, origine du repère(O;-→ex,-→ey,-→ez)lié au référentiel terrestreRg

supposé galiléen.

La vitesse-→v0fait un angleαavec l"horizontaleOxdans le planOxz. Le champ de pesanteur-→g

est supposé uniforme etOzest la verticale ascendante du lieu. On néglige tout frottement.

1)Déterminer l"équation de la trajectoire.

2)Déterminer la flèche de la trajectoire (altitude maximale atteinte). Pour quel angleαla flèche

est-elle maximale?

3)Déterminer la portéeD(distance entreOet le point de chute sur le plan horizontalz= 0).

Pour quel angleαla portéeDest-elle maximale? Calculer pour cet angle la portée et la flèche de la trajectoire.

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2008-2009Exercices de M´ecanique

4)Comment choisir l"angle de tirαpour que la trajectoire passe par un point A de coordonnées

(xA,yA)?

Définir la parabole de sûreté.

Données :g= 9;81m.s-2;v0= 30m.s-1;m= 1kg.

Rép :Cf. p.

???Ex-M2.14Tir balistique avec force de frottement proportionnelle `ala vitesse

On reprend les données de l"exercice précédent en supposant, cette fois, que l"obus est soumis à

une force de frottement (traduisant la résistance de l"air) du type:-→F=-λ-→ven plus de son

poids.

1)Déterminer les composantes(vx(t);vz(t))du vecteur vitesse---→vm/Rg=-→và chaque instant.

2)Déterminer les composantes(x(t);y(t))du vecteur position--→OMà chaque instant.

3)Déterminer et calculer la flèche de la trajectoire.

4)Montrer que la trajectoire tend vers une asymptote verticale dont on précisera la position.

5)Montrer que la vitesse de l"obus tend vers une limite que l"on déterminera.

6)Tracer l"allure de la trajectoire.

Données :α= 45◦;g= 9;81m.s-2;v0= 30m.s-1;m= 1kg;λ= 0,1kg.s-1.

Rép :cf. p.

Solution Ex-M2.13

1)•Système étudié: obus sphérique assimilé à un point matérielM(m).

•Référentiel d"étude: le référentiel terrestreRgsupposé galiléen lié au repère d"espace

(O;-→ex,-→ey,-→ez).

•Le bilan des forcesappliquées au pointMse réduit au seul poids-→P≡m-→g=-mg-→ez.

• Application duP.F.D.au pointMdansRg: m aM/Rg=-→P?m?d-→v dt? R g=m-→g

En simplifiant parmet en intégrant vectoriellement, on obtient :-→v(t) =-→g t+-→K-→Kest une constante vectorielle qui s"obtient en considérant lesConditions Initiales; or, àt= 0,

on a-→v(t= 0)≡-→v0=-→K. Donc :-→v(t) =-→g t+-→v0 • Comme-→v≡? d--→OMdt? R g, l"équation précédente peut s"intégrer à nouveau par rapport au temps :

OM(t) =-→g1

2t2+-→v0t+-→K?

K?, constante d"intégration vectorielle, s"obtient elle aussi grâce auxconditions initiales (à

t= 0) :--→OM(t= 0) =-→0 =-→K?, soit :--→OM(t) =-→gt2

2+-→v0t

• Cette équation vectorielle sur--→OM(t)≡x(t)-→ex+z(t)-→ezpeut se projeter selon les axesOx,Oy

etOz: ◦en projetant selon-→ex, on obtient :x(t) =v0cosα.t1? ◦en projetant selon-→ey, on obtient :y(t) = 0 ◦en projetant selon-→ez, on obtient :z(t) =-gt2

2+v0sinα.t2?

• L"équation de la trajectoire s"obtient " en éliminant le temps » :

2?1?-→z=-g

2? xv0cosα? 2 qadripcsi@aol.comhttp ://pcsi-unautreregard.over-blog.com/11

Exercices de M´ecanique2008-2009

Conclusion :La trajectoire est une portion de parabole. La figure ci-contre représente trois trajectoires obtenues pour différents anglesα(30◦,45◦,75◦).

2)• La flèche est atteinte lorsque la vitesse verticale s"an-

nule. En projetant l"équation-→v=-→g t+-→v0sur-→ez, on obtient :vz=-g t+v0sinαqui s"annule pourtF=v0sinαg.quotesdbs_dbs24.pdfusesText_30

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