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Physique
Secondaire 5 • 19 juillet 2021
Bonjour, voici ma question :
Un bloc est posé à l’extrémité supérieure d’un plan incliné qui fait un angle de 26° par rapport au plan horizontal. Le bloc glisse vers le bas du plan incliné avec une accélération de g/5 [sous le plan]. Calcule le coefficient de frottement cinétique.
Le manuel dit que la réponse est 0,27

Explication (1)

Explication d’Alloprof
20 juillet 2021
Salut à toi SoleilJaune4189 😁
Merci pour ta question!

D'abord, il est utile de représenter la situation par un schéma :
schéma galbé.jpgLégende :
• F N : force normale
• F f : force de frottement
• F g : force gravitationnelle
Note : on fait tourner le référentiel de sorte à ce que la force normale et la force de frottement soient parallèles aux axes y et x, respectivement. L'orientation de la force gravitationnelle est donc de 180+(90-l'inclinaison de la pente), c'est-à-dire, 244°.

MISE À JOUR : Il y avait deux erreurs dans la version initiale de cette réponse : la force normale en y était incluse dans la somme des forces en x (alors que sa composante en x vaut 0), et l'accélération n'était pas négative (alors qu'elle devait l'être). Désolé pour l'inconvénient.

Sachant cela, on peut utiliser la seconde loi de Newton pour mettre en relation les forces et les données du problème (l'accélération) :
ΣF=m•a⃗; \Sigma_F = m•\vec{a};
ΣFx=Ffx+FNx+Fgx=m•a. \Sigma_{Fx}=F_{fx}+F_{Nx}+F_{gx}=m•a.
On réalise que la force de frottement est égale au coefficient de frottement cinétique multiplié par la composante en x de la force gravitationnelle. Par ailleurs, on déduit que la force normale est égale à l'inverse de la composante en y de la force gravitationnelle.
ΣFx=µc•FNx+0+m•g•cos(244°)=m•a \Sigma_{Fx}=µ_c•F_{Nx}+0+m•g•cos(244°)=m•a
Il faut remarquer que l'accélération est négative, puisqu'elle se dirige vers la gauche. On peut alors développer les expressions encore plus :
ΣFx=µc•(−Fgy)+m•g•cos(244°)=m•−g5. \Sigma_{Fx}=µ_c•(-F_{gy})+m•g•cos(244°)=m•-\frac{g}{5}.
Puis, on trouve l'expression finale :
ΣFx=µc•(−m)•g•sin(244°)+m•g•cos(244°)=m•−g5. \Sigma_{Fx}=µ_c•(-m)•g•sin(244°)+m•g•cos(244°)=m•-\frac{g}{5}.
Bien qu'elle ne soit pas connue, la masse peut être enlevée en faisant une division par sa valeur de chaque côté.
ΣFx=µc•(−1)•g•sin(244°)+g•cos(244°)=−g5 \Sigma_{Fx}=µ_c•(-1)•g•sin(244°)+g•cos(244°)=-\frac{g}{5}
Même si la valeur de g est connue, on peut la simplifier dans chaque terme :
ΣFx=µc•(−1)•sin(244°)+cos(244°)=−15. \Sigma_{Fx}=µ_c•(-1)•sin(244°)+cos(244°)=-\frac{1}{5}.

Ainsi, il ne reste qu'à isoler algébriquement la valeur de µ c.

N'hésite pas si tu as d'autres questions! 😊