Terminale Spécialité Physique/chimie : Liste des chapitres
Chap05 : Mouvements dans un champ uniforme
Exercices
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5.Eac2 : Caisse immobile sur un plan incliné

On considère une caisse immobile, de masse \(m\), posée sur un plan incliné d'un angle \(\alpha\) par rapport à l'horizontal.

On travaillera dans le repère \((O, x, y)\) représenté ci-dessous.

1 Sur un schéma, représenter les forces qui s'exercent sur la caisse, sans tenir compte d'une échelle.

2 Déterminer les expressions des valeurs de toutes les forces qui s'exercent sur la caisse.

 

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1

Les forces qui s'exercent sur la caisse sont :

  • - son poids \(\vec{P} = m~\vec{g}\)
  • - l'action normale du support \(\vec{N}\)
  • - les frottement \(\vec{f}\)

2

• Coordonnées des forces

\(\vec{f} \left|\begin{align} &f_x = -f \\ &f_y = 0 \end{align}\right.\)

\(\vec{N} \left|\begin{align} &N_x = 0 \\ &N_y = N \end{align}\right.\)

\(\vec{P} \left|\begin{align} &P_x = m~g~sin(\alpha) \\ &P_y = -m~g~cos(\alpha) \end{align}\right.\)

• Deuxième loi de Newton

D'après la deuxième loi de Newton, comme la caisse est immobile : \(\vec{f} + \vec{N} + \vec{P} = \vec{0}\)

• Travail avec les coordonnées

L'expression vectorielle ci-dessus devient :

\(\left\{\begin{align} &f_x + N_x + P_x = 0 \\ &f_y + N_y + P_y = 0 \end{align}\right.\)

Soit :

\(\left\{\begin{align} &-f + 0 + m~g~sin(\alpha) = 0 \\ &0 + N - m~g~cos(\alpha) = 0 \end{align}\right.\)

Finalement :

\(\begin{align} &P = m~g \\ &f = m~g~sin(\alpha) \\ &N = m~g~cos(\alpha) \end{align}\)