Solide tiré sur un sol rugueux : de la force à la distance parcourue

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Énoncé

Un bloc de masse , initialement immobile sur un sol horizontal, est tiré par une force horizontale constante d'intensité . Le sol exerce sur lui une force de frottement d'intensité constante . On prendra et on travaillera dans le référentiel terrestre, supposé galiléen. 1) Faire le bilan des forces exercées sur le bloc et préciser lesquelles se compensent. 2) Appliquer la deuxième loi de Newton et calculer l'accélération du centre d'inertie. 3) Calculer la vitesse atteinte au bout de . 4) Calculer la distance parcourue pendant ces . 5) À l'instant , on cesse de tirer. Décrire qualitativement le mouvement ultérieur et calculer la nouvelle accélération.

Indices

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1 Indice 1
Sur l'horizontale, deux forces seulement ont une composante : la traction et le frottement, opposés. Le poids et la réaction, verticaux, se compensent puisqu'il n'y a pas de mouvement vertical.
2 Indice 2
La deuxième loi donne $F - f = m\,a$. Une fois $a$ connue, applique les équations du mouvement uniformément accéléré partant du repos. À la question 5, $F$ disparaît mais le frottement, lui, reste.

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La méthode — par où commencer

Sur l'horizontale, deux forces seulement ont une composante : la traction et le frottement, opposés. Le poids et la réaction, verticaux, se compensent puisqu'il n'y a pas de mouvement vertical.

La deuxième loi donne . Une fois connue, applique les équations du mouvement uniformément accéléré partant du repos. À la question 5, disparaît mais le frottement, lui, reste.

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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