Exercices de mécaniques - 2° partie, Exercices de Concepts de physique
Kilian_Te
Kilian_Te29 January 2014

Exercices de mécaniques - 2° partie, Exercices de Concepts de physique

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Exercices de sciences physiques sur les mécaniques - 2° partie. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Enoncé des exercices du Chapitre 1 : Vitesses, Correction des exercices du Chapitre 1, Enoncé des exercices...
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III.Chute libre par le théorème de l’énergie cinétique :

En chute libre, on considère que l’objet est soumis uniquement à son poids (en particulier : Poussée d’Archimède et frottements négligés)

=

· Chute libre sans vitesse initiale : =

Chute libre sans vitesse initiale :

· Chute libre avec vitesse initiale :

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Enoncé des exercices du Chapitre 1 : Vitesses

exercice 1 :

Pour tester sa forme, un cycliste décide de gravir le col d’Aspin situé dans les Hautes Pyrénées. Il effectue l’ascension depuis Arreau à la vitesse moyenne de 15 km/h puis redescend, par la même route, à la vitesse moyenne de 45 km/h.

Quelle est la vitesse moyenne du cycliste sur l’ensemble du trajet ?

exercice 2 :

Considérons un mobile parcourant un circuit à vitesse constante. Il part de A avec la vitesse v = 10 m/s. On donne : l = 30 m ; r = 5 m ; R = 10 m.

Combien de temps met-il pour faire un tour de circuit ?

exercice 3 :

On étudie le mouvement d’un satellite S dans le référentiel géocentrique. Il décrit un mouvement circulaire uniforme autour de l’axe des pôles terrestres, dans le plan de l’Equateur, dans le même sens que la rotation de la Terre, à l’altitude 2,28.102 km. Le rayon de le Terre vaut RT = 6,38.103 km.

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le satellite effectue un tour complet en 1h 29 min. quelle est sa vitesse angulaire wS en rad.h-1 ? Quelle est sa vitesse en km.h-1 et en m.s-1 ?

calculer la valeur de la vitesse angulaire wT de la Terre en rad.h-1 . Pendant que le satellite a effectué un tour complet, quel est l’angle de rotation de la Terre, en radian puis en degré ?

le satellite repasse à la verticale d’une même ville au bout d’une durée q. Exprimer, en fonction de wT et de q, l’angle de rotation de la Terre aT et celui du satellite aS. Comparer aT et aS. Calculer q.

Correction des exercices du Chapitre 1

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exercice 3 :

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Enoncé des exercices du Chapitre 2 : 1ère Loi Newton

exercice 1 :

Un skieur de masse totale m = 70 kg (équipement compris) descend une piste rectiligne enneigée faisant un angle a = 15° par rapport à l’horizontale. Sa vitesse est constante et vaut v = 50 km/h . Les frottements de l’air et de la piste sur les skis seront modélisés par une force unique, opposée au mouvement et appliquée au centre d’inertie du skieur.

Calculer la valeur de toutes les forces appliquées. (on prendra g = 10 N/kg)

exercice 2 : Un skieur de masse m = 80 kg avec son équipement, est tiré par la perche d'un téléski ; celle-ci fait un angle b = 40° avec la piste. La piste est un plan incliné formant un angle a = 25° avec le plan horizontal. Le skieur est en mouvement de translation rectiligne et uniforme. Les frottements sont équivalents à une force unique f de valeur 100 N. (on prendra g = 10 N/kg)

Quelles sont les valeurs de la traction de la perche T et de la réaction du sol R ?

A : T = 536 N ; R = 538 N B : T = 572 N ; R = 357 N C : T = 1119 N ; R = 526 N D : T = 134 N ; R = 854 N E : T = 307 N ; R = 523 N F : aucune de ces réponses

exercice 3 :

Un câble fait un angle de 30° par rapport à l’axe d’un bateau, et le tire avec une intensité de 1 kN. Un autre câble, situé de l’autre côté du bateau et faisant un angle de 45° avec lui le tracte avec une intensité de 2 kN.

Déterminer l’intensité et la direction de la force F exercée par un câble unique qui se substituerait aux deux forces précédentes.

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Correction des exercices du Chapitre 2

Conseil : faire des GRANDS schémas, en prenant des petits angles, et en traçant de grands vecteurs : les relations trigonométriques apparaissent plus clairement

exercice 1 :

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exercice 3 :

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Enoncé des exercices du Chapitre 3 : Travail et Puissance

exercice 1 :

Lors d’un lancer-franc au basket-ball, le centre du ballon part d’une hauteur 2,40 m au-dessus du sol et pénètre dans le cercle situé à 3,05 m au-dessus du sol. (g = 9,8 N.kg-1)

calculer le travail du poids du ballon de masse m = 850 g lors de ce déplacement ce travail est-il le même si le ballon frappe le panneau avant de pénétrer dans le cercle ?

exercice 2 :

Un pendule simple est constitué d’une bille de masse m = 30 g suspendue par un fil de masse négligeable et de longueur L = 50 cm. On prendra g = 10 m/s² On écarte le pendule d’un angle a = 30° par rapport à la verticale et on le lâche.

faire le bilan des forces qui s’exercent sur la bille et les représenter. On négligera l’action de l’air. calculer le travail du poids entre la position initiale et la position verticale. que peut-on dire du travail de la tension du fil ?

exercice 3 :

Un enfant tire un camion de masse m = 2kg sur une pente de 5% avec une force F = 3 N à l’aide d’une corde faisant un angle b = 30° avec le sol. (g = 10 N.kg-1)

calculer le travail effectué par l’enfant et celui effectué par le poids du camion au cours d’un déplacement de 10 m le long de la pente dans le sens de la montée le déplacement a lieu à la vitesse constante v = 5,4 km/h ; calculer la puissance développée par l’enfant pour effectuer le déplacement

Pente de 5% signifie que sin a = 5/100 = 0,05

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