We read your photo as:

A force of magnitude F acts on a box of mass m that moves along a frictionless slope as shown below. The acceleration of the block up the plane is

Physics

ScanSolve AI Answer

Step-by-step solution

9 steps

Bonjour Von,

Part 1· 3 steps

Pour trouver l'accélération du bloc le long du plan incliné, nous appliquons la deuxième loi de Newton.

  1. Identifier les forces agissant sur le bloc le long de l'axe parallèle au plan incliné.

    • La composante de la force appliquée FF le long du plan incliné vers le haut est Fcos⁡βF \cos \beta.
    • La composante de la force gravitationnelle mgmg le long du plan incliné vers le bas est mgsin⁡θmg \sin \theta. Le plan est sans frottement.
  2. Appliquer la deuxième loi de Newton (∑F=ma\sum F = ma).

    En prenant la direction positive vers le haut du plan:

    Fcos⁡β−mgsin⁡θ=maF \cos \beta - mg \sin \theta = ma
  3. Résoudre pour l'accélération aa.

    a=Fcos⁡β−mgsin⁡θma = \frac{F \cos \beta - mg \sin \theta}{m} a=Fcos⁡βm−gsin⁡θa = \frac{F \cos \beta}{m} - g \sin \theta

    Cette expression correspond à l'option (B).

    B) Fmcos⁡β−gsin⁡θ\boxed{\text{B) } \frac{F}{m} \cos \beta - g \sin \theta}

Part 2· 2 steps

Pour déterminer la distance parcourue vers le nord, nous devons calculer la composante nord du déplacement total.

  1. Calculer la distance totale parcourue par l'avion.

    La vitesse de l'avion est v=150 m/sv = 150 \text{ m/s}.
    Le temps de vol est t=1 heure=3600 secondest = 1 \text{ heure} = 3600 \text{ secondes}.
    La distance totale D=v×tD = v \times t.

    D=150 m/s×3600 s=540 000 m=540 kmD = 150 \text{ m/s} \times 3600 \text{ s} = 540\,000 \text{ m} = 540 \text{ km}
  2. Calculer la composante nord du déplacement.

    L'avion vole selon un relèvement de 60∘60^\circ est du nord. Cela signifie que l'angle entre la direction nord et la trajectoire de l'avion est de 60∘60^\circ.
    La composante nord du déplacement (DnordD_{\text{nord}}) est donnée par Dcos⁡(60∘)D \cos(60^\circ).

    Dnord=540 km×cos⁡(60∘)D_{\text{nord}} = 540 \text{ km} \times \cos(60^\circ) Dnord=540 km×0,5D_{\text{nord}} = 540 \text{ km} \times 0,5 Dnord=270 kmD_{\text{nord}} = 270 \text{ km}

    Cette valeur correspond à l'option (D).

    D) 270 km\boxed{\text{D) } 270 \text{ km}}

Part 3· 4 steps

Deux objets P et Q ont le même moment cinétique (quantité de mouvement). Nous devons déterminer la relation entre leurs énergies cinétiques.

  1. Rappeler les formules du moment cinétique et de l'énergie cinétique.

    Le moment cinétique pp est donné par p=mvp = mv, où mm est la masse et vv est la vitesse.
    L'énergie cinétique KEKE est donnée par KE=12mv2KE = \frac{1}{2}mv^2.

  2. Établir la relation entre l'énergie cinétique et le moment cinétique.

    À partir de p=mvp = mv, on peut exprimer la vitesse v=pmv = \frac{p}{m}.
    Substituons cette expression de vv dans la formule de l'énergie cinétique:

    KE=12m(pm)2=12mp2m2=p22mKE = \frac{1}{2}m \left(\frac{p}{m}\right)^2 = \frac{1}{2}m \frac{p^2}{m^2} = \frac{p^2}{2m}
  3. Analyser les énergies cinétiques de P et Q.

    Puisque pP=pQ=pp_P = p_Q = p, nous avons:

    KEP=p22mPKE_P = \frac{p^2}{2m_P} KEQ=p22mQKE_Q = \frac{p^2}{2m_Q}

    Si les masses mPm_P et mQm_Q sont différentes, alors leurs énergies cinétiques KEPKE_P et KEQKE_Q seront différentes. Plus précisément, l'objet avec la plus petite masse aura une énergie cinétique plus élevée pour le même moment cinétique.
    Si les masses mPm_P et mQm_Q sont égales, alors leurs énergies cinétiques seront égales.

  4. Évaluer les options.

Part a

L'énergie cinétique de P est égale à celle de Q. Ceci n'est vrai que si mP=mQm_P = m_Q.

Part b

L'énergie cinétique de P n'est pas égale à celle de Q. Ceci est vrai si mP≠mQm_P \neq m_Q.

Part c

Le moment cinétique de P et Q dépend uniquement de la vitesse. C'est faux, le moment cinétique dépend de la masse et de la vitesse (p=mvp=mv).

  • (d) L'objet avec la plus petite masse a une énergie cinétique plus faible. C'est faux. Pour un même moment cinétique, l'objet avec la plus petite masse a une énergie cinétique plus élevée (KE∝1mKE \propto \frac{1}{m}).

Les options (c) et (d) sont définitivement incorrectes. Entre (a) et (b), la question ne précise pas si les masses sont égales ou différentes. Cependant, dans un contexte où l'on compare "deux objets" distincts, il est souvent implicite que leurs masses peuvent être différentes. Si leurs masses sont différentes, alors leurs énergies cinétiques seront différentes. C'est le cas le plus général et non trivial.

b) L’eˊnergie cineˊtique de P n’est pas eˊgale aˋ celle de Q.\boxed{\text{b) L'énergie cinétique de P n'est pas égale à celle de Q.}}
Was this helpful?

Still stuck on this one?

Ask a follow-up, and the answer starts from this question.

Got a different question?Ask your own question
Handwritten step-by-step solution preview

Handwritten Step-by-Step Solution

Get this as a handwritten image on WhatsApp — like a tutor wrote it for you.

Try on WhatsApp