Bonsoir à tous,

Voilà, j'ai deux exercices de physique sur la Mécanique qui peuvent me servir de préparation à l'examen et j'aurais besoin d'un petit coup de main. Surtout pour le premier.

1) Un seau contenant de l'eau est mis en rotation dans un plan vertical. La circonférence décrite par le centre de gravité a un rayon égal à 60 cm et la fréquence de rotation est de 1tour/sec. Cette dernière est-elle suffisante pour que l'eau reste dans le seau ?

2) Un cycliste et son vélo ont une masse totale de 85kg. Il tourne sur une piste circulaire inclinée d'un angle α sur l'horizontale. Sachant que le cycliste se meut perpendiculairement à la piste à la vitesse de 40 km/h et que le diamètre de la circonférence décrite est de 60m,
calculez l'angle α et la force exercée par le cycliste et son vélo sur la piste.

Mon problème avec le premier, c'est que je n'ai aucune idée de la formule à employer pour résoudre l'exercice en fait =/

Merci d'avance,
Renaud.

Bonsoir,

T'as pas la hauteur du sceau et la hauteur d'eau ça pourrais aider.
Il est pas très clair ton énoncé.
Sinon ça me parait assez difficile pour des 1ère (m'enfin je connais pas le système belge).

C'est sûr ! Mon prof adore nous laisser chercher et chipoter, mais c'est pas évident du tout. En tout cas, l'énoncé est complet.

Citation : Gueknow

La circonférence décrite par le centre de gravité a un rayon égal à 60 cm

T'es sûr de ça ?
Il tourne sur lui même ou son centre de gravité (qu'il faut déterminer) décrit un cercle de rayon de 60cm ?

PS : Bon on va intéresser plutôt au 2 parce que le 1 est vraiment compliqué.
Si on considère le cycliste dans un référentiel galiléen...quelles sont les forces qui s'exercent sur lui ?

Il y a la force poids du corps ainsi que la force centrifuge uniquement c'est bien cela ?

Non justement en référentiel galiléen y a pas de forces d'inerties
Donc pas de force centrifuge
Par contre il t'en manque une qui va généralement avec le poids mmmhh...

Salut,

J'ai une piste qui semble marcher pour le seau d'eau. En calculant la réaction du seau sur l'eau, et en cherchant une condition suffisante sur la valeur de cette force pour que l'eau touche le fond du seau, tu devrais pouvoir répondre à la question.

Est-ce que tu pourrais m'expliquer comment tu as compris l'énoncé ?
A priori le sceau ne tourne pas sur lui même...
Pourquoi il faut une vitesse suffisante ?

PS : je crois que j'ai saisi... en fait on fait tourner le sceau comme une hélice d'avion.
C'est vrai que c'est plus simple que ce que je pensais.

Bien le bonjour à vous deux,

Voici la solution du premier exercice :

1) Déjà comme donnée, nous avons la fréquence qui est de 1 tour/seconde ou 1 Hertz (Hz) ainsi que le rayon est de 60cm.
Les forces qui agissent sur le seau sont celles du poids du corps ( G ) et la force centrifuge ( Étant donné que nous faisons tourner le seau, imaginez-vous pour cela un cercle avec un point sur le point le plus haut du cercle ( son maximum ) représentant le seau ). La force G se dirige vers le bas et la force centrifuge vers le haut ( Logique ... ).

Comme <math>\(G = F_c_f\)</math>
<math>\(m.g = \frac{m . v^2}{R}\)</math>

=> <math>\(v = 2\pi Rf\)</math>
=> <math>\(g = \frac {4\pi^2 . R^2 . f^2}{R}\)</math>
=> <math>\(f = \sqrt \frac{g}{4\pi^2 R}\)</math>

f = 0,64 Hz

... Ce que je comprends pas c'est que pour moi, f = 1hz comme dans les données, alors que le professeur nous mets que f = 0,64Hz ... Va falloir que je lui demande une petite explication Vendredi.

f = 0,64 Hz c'est la fréquence minimale pour que l'eau reste dans le seau.
Dons en gros c'est bon l'eau reste bien dans le seau.
Besoin d'expliciter le calcul ?

Ah je veux bien Car j'ai pas compris le rapport avec le f = 0,64Hz, comment les a-t-on finalement trouvé ?

Merci à toi.

On cherche la fréquence minimale à laquelle doit tourner le seau pour que l'eau reste au fond

Donc on fait le bilan des forces s'exerçant sur l'eau (qu'on considère comme un solide soit soit en passant donc si ça te dérange d'avoir de l'eau tu prends un glaçon) quand le seau se trouve en haut.

Dans le référentiel du seau (ou de l'eau) qui est un référentiel non galiléen on a : le poids et la force centrifuge.

Qu'est-ce qu'on veut ? On veut que l'eau bouge pas.
Donc <math>\(\sum_{eau} \vec{F} =\vec{0}\)</math>

PAI : Je reprend (je voulais faire aperçu j'ai fait envoyé )

Ceci donne (si on projette sur l'axe z orienté vers le haut) :

La composante du poids vaut <math>\(mg\)</math>.
La composante de la force centrifuge vaut <math>\(m\omega^2R\)</math> ou comme elle a été présentée dans la correction <math>\(m\frac{v^2}{R}\)</math>.

PFS : <math>\(m\frac{v^2}{R}-mg=0\Leftrightarrow g=\frac{v^2}{R}\)</math>
On a la première équation, on la garde au chaud.

Maintenant il nous manque v (qu'on voudrais bien avoir en fonction de la fréquence).
Le seau fait <math>\(f\)</math> tour par seconde soit <math>\(\omega=2\pi f\)</math> radians par seconde.

Pour avoir la vitesse on multiplie la vitesse angulaire par le rayon :
<math>\(v=\omega R=2\pi Rf\)</math>

On remplace dans l'équation et on fait comme dans le corrigé on trouve alors la fréquence minimale pour que le glaçon (l'eau) ne tombe pas.
Capito ?

Oui c'est compris merci !

Pour le 2 essaye de le faire sans la correction