L105 Applications des lois de Newton

Pour chacune des situations physiques proposées, nous devons faire une prédiction théorique de l'accélération de la masse (M). Voici quelques conseils importants pour la résolution de ces problèmes impliquant les lois de Newton.

i) Faire un bon schéma (feng shui) de la situation physique proposée par l'énoncé de la situation physique proposée

ii) Faire le diagramme des forces appliquées sur chacun des objets du montage

iii) Choisir des axes judicieusement et écrire les équations à l'aide de paramètres

iv) Résoudre le système d'équations. Ne mettez pas de chiffres dans vos équations avant l'expression finale.

Commençons par un exemple :

Un bloc de masse m est entraîné vers le haut d'un plan incliné d'un angle q par une une corde reliée à une autre masse M tel qu'illustré sur le schéma ci-dessous. La corde et la poulie sont de masse négligeable et on ne considère pas le frottement.

Diagramme des forces agissant sur chaque corps :

Étant donné que l'accélération de la masse (m) vers le haut du plan incliné est égale à l'accélération de la masse M vers le bas, l'axe des X est choisie parallèlement au plan et vers le haut de celui-ci pour la masse m et verticalement vers le bas pour la masse M. L'axe des Y étant perpendiculaire à l'axe des X, nous écrirons les équations suivantes :

a) Deux corps sans frottement

Négligez la masse de la corde et de la poulie. Négligez aussi le frottement.

Utilisez une masse m = 50 g et M=400 g dans l'expression finale de votre accélération théorique.

b) La machine d'Atwood

Négligez la masse de la corde et de la poulie. Négligez aussi le frottement.

Utilisez m=100 g et M=200 g dans l'expression finale de votre accélération.

Voyez le schéma à la page suivante.

c) Système à deux poulies

Négligez la masse de la corde et de la poulie fixée sur le support horizontal. Ajoutez la masse de la poulie qui se déplace verticalement à la masse M. Négligez le frottement. Utilisez m=300 g et M=500 g . N.B. Les masses n'ont pas la même accélération.