Bonjour Mme Katia!
Je voulais vous dire un grand MERCI pour votre aide sur cette question: https://www.alloprof.qc.ca/zonedentraide/discussion/119658/question/p1.
Il y avait encore quelques notions qui n'étaient pas clairs pour moi, et je pense que vous les comprendrez mieux parce que on s'étaient laissées sur ça la dernière fois :D
C'est cette partie de votre explication que je voulais mieux comprendre avec vous.
En fait, j'ai pensé à reformuler ma question plus précisément, alors la-voici:
Si je dois appliquer une force de poussée supérieure à la force de frottement statique pour faire bouger mon objet initialement en repos, alors comment est-ce que la poussée diminue pour s'équilibrer avec la force de frottement cinétique pour garder la vitesse constante?
J'ai redessinée la situation où je pousse constamment avec une certaine force ma boîte déposée sur la table qui était intialement en repos. Si je suis ce que vous avez dit, soit le fait que la poussée au départ pour changer la vitesse nulle de l'objet doit être supérieure au frottement, alors dans ce cas, la poussée serait probablement plus grand que 8N (force de frottement statique).
Or, Là où ça me bloque, c'est que comment est-ce que ce 8N fourni au départ pour accélérer l'objet et lui donner une certaine vitesse, soit 4 m/s, passe de 8N à 7N pour s'équilibrer avec la force de frottement cinétique et produire un MRU?
Aussi, une autre réfléxion que j'avais, c'est que est-ce que le fait que ma main qui produit la poussée sur la boîte reste en contact avec celle-ci, affecte-t-elle quelque chose au niveau de l'accélération ou l'équilibre des forces? Si j'aurais enlevé ma main après une force supérieure à 8N au départ, est-ce que l'objet aurait été capable de retrouver l'équilibre? Ou les choses se dérouleraient différemment?
Svp madame, ce n'est pas grave, si vous n'êtes pas disponible le matin, mais est-ce que vous pouvez me l'expliquer? Je pense que vous êtes la meilleure personne à qui demander la question, car vous connaissez déjà ce que je ne comprends pas.
Merci beaucoup :D
Explication d'Alloprof
Cette explication a été donnée par un membre de l'équipe d'Alloprof.
Salut!
Je suis contente que mon explication t'ait été utile :)
Avant de répondre à tes questions, je vais détailler un peu plus ce que je voulais dire ici :
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Au début, notre objet de 5 kg est immobile. Sa vitesse est donc de 0 m/s. Pour qu’il commence à bouger, donc pour que sa vitesse devienne non nulle, il nous faut une accélération. C'est cette accélération qui va causer le changement de vitesse. Pour qu'on ait une accélération, il nous faut une force résultante non nulle (2e loi de Newton), ce qui signifie qu'il faut que l'on pousse le bloc avec une force plus grande que la force de frottement. Donc, pendant un certain intervalle de temps, on aura une accélération non nulle, ce qui permettra à l'objet de passer de v=0 à v=la vitesse que l'on veut, c'est pourquoi j'avais dit qu'il y aurait « une petite période d'accélération pendant laquelle la force de poussée est plus grande que la force de frottement ».
De plus, lorsqu'on passe du repos au mouvement, notre force de frottement statique devient une force de frottement cinétique.
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Je te mets ici un petit passage d'une de nos fiches (La force de frottement | Secondaire | Alloprof) pour mieux comprendre :
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Dans notre graphique, on a la force à laquelle on pousse en x, et la force de frottement sur le bloc en y. Notre objet est immobile, puis on pousse, on pousse, on pousse, jusqu'à ce qu'on arrive à le faire bouger. On est alors ici :
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On a alors une diminution de la force de frottement lorsque l'objet se met à bouger (donc lorsqu'on passe à un frottement cinétique).
Une fois qu'on est en mouvement, tant que notre force de poussée est plus grande que la force de frottement cinétique, l’objet continue d’accélérer, car la force résultante sur l'objet est non nulle (2e loi de Newton). Si on se met alors à pousser à la même force que la force de frottement cinétique, c'est là que l'on rentre en MRU : la force résultante est nulle, car la poussée et le frottement s'équilibrent, donc a=0, donc v est constant.
Donc, pour répondre à ta question :
Si je dois appliquer une force de poussée supérieure à la force de frottement statique pour faire bouger mon objet initialement en repos, alors comment est-ce que la poussée diminue pour s'équilibrer avec la force de frottement cinétique pour garder la vitesse constante?
Tu dois comprendre que la force de frottement statique n'est pas égale à la force de frottement cinétique! Pourquoi? Parce que le coefficient de frottement n'est pas le même :
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Donc, l'idée, c'est que ce n'est pas toi qui réduis consciemment ta poussée, mais plutôt que la force opposée à ton mouvement, soit la force de frottement, devient naturellement plus faible une fois que le bloc a commencé à bouger.
Si je résume, imagine que tu essaies de pousser un gros bac lourd. Au début, il est immobile, donc tu dois pousser très fort pour le mettre en mouvement et ainsi dépasser la force de frottement statique. Disons que la force de frottement statique est de 9 N (la grandeur de cette force dépend du type de surface (qui influence μ) et de la masse de l'objet (qui influence N)).
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Ainsi, tu pousses de plus en plus fort. Par exemple, tu commences avec une poussée de 2 N, ce n'est pas assez, le bloc ne bouge pas, tu pousses plus fort pour atteindre 5 N, encore pas assez, puis tu dépasses légèrement 9 N. Tu as alors une force supérieure à la force de frottement statique, donc le bloc se met à bouger! La force de frottement sur le bloc chute alors pour atteindre, disons 7 N (encore une fois, ça dépend le type de surface). À ce moment là, si tu continues de pousser avec 9 N, il y aura une force résultante, donc ton objet va accélérer. Cependant, si ton but c'est d'avoir une vitesse constante, alors tu peux réduire ta force de poussée pour pousser à 7 N. Ta force de poussée sera alors égale à ta force de frottement cinétique, donc tu seras en MRU!
Dans la vraie vie, tu ressens justement que l’objet devient plus facile à pousser une fois qu'il est en mouvement, c'est pourquoi tu réduis ensuite inconsciemment ta force de poussée. Donc, le gros de ton effort est vraiment allé au moment où tu l'as fait passer du repos au mouvement. Cependant, si ton but c'est d'aller super vite, alors tu peux quand même appliquer une plus grande poussée, rien ne t'en empêche, ça dépend vraiment à quelle vitesse tu veux faire avancer le bloc!
Finalement, concernant ta dernière question, si je comprends bien, on imagine que tu appliques une force supérieure à la force de frottement statique au début, puis que tu retires brusquement ta main dès que l’objet commence à bouger. Au moment où tu retires ta main, tu enlèves alors la force de poussée appliquée sur le bloc. Il reste donc uniquement la force de frottement cinétique qui agit en sens opposé au mouvement. Tu as un mouvement vers la droite, et une force de frottement vers la gauche. Il n'y a aucune autre force en x qui vient contrer cette force de frottement. Donc, on a une force résultante non nulle, ce qui signifie qu'il y a une accélération. Cette accélération sera négative, parce que le bloc se met à ralentir progressivement. Tu es alors en MRUA à cause du frottement qui agit seul. Donc, l'équilibre des forces ne peut être atteint que si ta poussée continue! Si tu enlèves ta main, la boîte ne peut pas continuer d'avancer à une vitesse constante toute seule, elle va plutôt subir le frottement seul et ralentir jusqu’à s’arrêter complètement. En gros, sans ta main, il n’y a plus d’équilibre possible, juste une décélération jusqu'à l'arrêt complet!
Voilà! J'espère que le tout n'était pas trop long à lire 😋 Si tu as d'autres questions, on est là! :)
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