Un solide (A) de masse mA=0,30kg repose sur un plan horizontal. Il est relié par un fil inextensible de masse négligeable, passant dans la gorge d'une poulie de masse négligeable fixée au bord du plan, à un solide (B) de masse mB=0,20kg suspendu dans le vide. Le solide (A) subit de la part du plan une force de frottement d'intensité constante f=0,50N ; les frottements au niveau de la poulie sont négligés. Le système est abandonné sans vitesse initiale, le solide (B) se trouvant alors à une hauteur h=0,80m au-dessus du sol. On donne g=9,8m/s2. Deux solides, deux bilans distincts, mais une seule accélération : le fil inextensible les couple.1) Faire le bilan des forces exercées sur chacun des deux solides, puis appliquer la deuxième loi de Newton à chacun d'eux en projetant sur un axe convenablement orienté. 2) Montrer que l'accélération commune du système s'écrit a=mA+mBmBg−f, puis calculer sa valeur. 3) Calculer l'intensité T de la tension du fil et vérifier qu'elle est inférieure au poids de (B). Interpréter physiquement ce résultat. 4) Calculer la durée de la chute de (B) et la vitesse du système au moment où (B) touche le sol. 5) Lorsque (B) touche le sol, le fil se détend et le solide (A) poursuit seul son mouvement sur le plan horizontal. Calculer la distance supplémentaire parcourue par (A) avant son arrêt.
Indices
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1 Indice 1
Deux solides, deux bilans distincts, mais une seule accélération : le fil inextensible les couple. Sur $(A)$ la tension est horizontale, sur $(B)$ elle est verticale — oriente chaque axe dans le sens du mouvement.
2 Indice 2
Additionne les deux équations pour éliminer $T$ et retrouver l'expression demandée. À la question 5, le fil détendu ne tire plus : seul le frottement subsiste et arrête $(A)$.
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Deux solides, deux bilans distincts, mais une seule accélération : le fil inextensible les couple. Sur (A) la tension est horizontale, sur (B) elle est verticale — oriente chaque axe dans le sens du mouvement.
Additionne les deux équations pour éliminer T et retrouver l'expression demandée. À la question 5, le fil détendu ne tire plus : seul le frottement subsiste et arrête (A).
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