1. 2eme Loi de Newton (axe du plan)
m*a = mg*sin(th) - mu*mg*cos(th)
La somme des forces projetee sur le plan incline donne m*a. La composante motrice est mg*sin(th). La force de frottement s'oppose au mouvement : f = mu*N. Si a > 0, l'objet accelere vers le haut ; si a < 0, il decelere ou reste immobile.
2. Force Normale (perpendiculaire au plan)
N = mg * cos(theta)
En l'absence d'acceleration perpendiculaire au plan, la reaction normale N compense la composante du poids dans cette direction. Quand theta augmente, N diminue, et donc la force de frottement diminue aussi. A theta=90 deg, N=0.
3. Loi de Coulomb (frottement cinetique)
f = mu_k * N = mu_k * mg * cos(th)
Le coefficient mu_k caracterise la rugosite de l'interface. Valeurs typiques : bois/bois ~ 0.30, metal/metal ~ 0.40, caoutchouc/beton ~ 0.70, glace/metal ~ 0.03. Cette loi est independante de la vitesse et de l'aire de contact.
4. Condition de glissement
tan(theta) > mu_s ==> glissement
L'angle critique est theta_c = arctan(mu_s). Si l'angle est inferieur a theta_c, l'objet reste immobile (frottement statique). Au-dessus, il glisse. Exemple : si mu=0.30, alors theta_c = arctan(0.30) = 16.7 deg.
5. Equations horaires MRUA
v(t) = v0 + a*t | x(t) = v0*t + 0.5*a*t^2
Si l'acceleration est constante, le mouvement est rectiligne uniformement accelere (MRUA). La vitesse varie lineairement, la position en t^2. Relation sans t : v^2 = v0^2 + 2*a*x. Utile pour verifier experimentalement la valeur de a.
6. Theoreme Travail-Energie cinetique
dEk = W(P//) + W(f) = (mg.sin(th) - mu.mg.cos(th)) * x
La variation d'energie cinetique est egale a la somme des travaux des forces. W(N) = 0 car N est perpendiculaire au deplacement. La chaleur dissipee par frottement est Q = |W(f)| = mu*mg*cos(th)*x (energie thermique irrversible).
Acceleration theorique
0.000
m/s2
Angle critique theta_c
0.0
deg
v theo = sqrt(v02+2ax)
0.000
m/s
Verification TP
Condition glissement (tan th > mu)Attendre
Acceleration a > 0Attendre
Verification v^2 = v0^2 + 2axAttendre
Bilan energetique dEk = W(total)Attendre