Exercices sur les forces, 1 ère partie Module 3 : Des phénomènes mécaniques Objectif terminal 2 : Les forces

Transcription

1 Date : Nom : Goupe : Résultat : / 60 Execices su les foces, èe patie Module 3 : Des phénomènes mécaniques Objectif teminal : Les foces Consine : outes les éponses numéiques doivent ête aondies au centième.. Voici le schéma d une sphèe en chute libe. / 4 a) epésente quelle foce? ( points) b) epésente quelle foce? ( points). Le schéma suivant epésente un bloc descendant un plan incliné. / 6 a) epésente quelle foce? ( points) b) epésente quelle foce? ( points) Execices su les foces, èe patie

2 c) 3 epésente quelle foce? ( points) d) epésente la combinaison de quelles foces? ( points) e) Sachant que la masse du bloc est de 500, quelle est la andeu de? (4 points) f) Sachant que la masse du bloc est de 500, quelle est la valeu de? (4 points) 3. Quelle est la tension dans la ficelle d un pendule, losque celui-ci est immobile, sachant que la masse du pendule est de 00 ammes? / 4 4. Deux individus tient su une souche d abe pou la déacine. Le pemie tie avec une foce de 0 N et l aute avec une foce de 30 N. Sachant qu il existe un anle de 35 ente les deux codes, quelle est la foce ésultante dans cette situation? Donnez l oientation de la foce ésultante pa appot à la pemièe foce. / 4 5. Los d une fête d enfants, on suspend une piñata d une masse de 3 k pa deux codes fixées au plafond de la salle. Quelle sea la andeu de la tension dans les deux codes? / 4 Execices su les foces, èe patie

3 6. Los de la fête décite au poblème pécédent, qu elle auait été la andeu de la tension dans la code si on l avait fixée plus loin au plafond? / 4 7. Quelle foce est nécessaie pou étie de 9 cm un essot dont la constante de appel est de 30 N/m? / 8. Quel est l allonement, en centimètes, d un essot soumis à une foce de 6 N et dont la constante de appel est de 50 N/m? / 9. Une table de foce pemet de suspende difféentes masses âce à des poulies. Une aduation dessinée su la table nous pemet de connaîte l oientation des difféentes foces ainsi céées. Si on suspend une masse de 00 à 40 et une masse de 50 à 00, quelle sea la foce équilibante de ce système? / 4 0. Quel seait le poids d une pesonne de 75 k su la Lune (,6 m/s )? /. Quelle devait ête l accéléation avitationnelle d une planète pou qu une femme de 50 k située à sa suface pèse 65 N? /. Quelle est la lonueu initiale d un essot, en centimètes, dont la lonueu est de 8 cm une fois étié? Sa constante de appel est de 0 N/m et une masse suspendue de 40 est esponsable de son allonement. / 4 Execices su les foces, èe patie 3

4 3. u suspends au plafond de ta chambe des haut-paleus d une masse de 0 k chacun. Voici le plan d installation de l un d eux. Quelle est la tension dans le câble? / 4 4. Un chaiot de k est maintenu immobile su un plan incliné âce à un essot fixé au sommet du plan incliné. Le essot est paallèle au plan incliné. Sachant que le plan incliné fome un anle de 5 pa appot à l hoizontale et que la constante de appel du essot est de 36 N/m, quel sea l allonement du essot, en centimètes, une fois la position d équilibe atteinte? / 4 Execices su les foces, èe patie 4

5 Coié.. Execices su les foces, èe patie Module 3 : Des phénomènes mécaniques Objectif teminal : Les foces a) oce de fottement, ésistance de l ai ou taînée b) Poids ou foce avitationnelle a) Poids b) oce de fottement c) oce nomale d) Résultante de la foce nomale et du poids du bloc e) 4,90 N m 0,5 k 9,8 m/s 4,90 N f),68 N 3. 0,98 N + 0,5 k 9,8 m/s,68 N n sin θ m sinθ sin 0 Le système est à l équilibe, ca il n y a aucune accéléation m 0, k 9,8 m/s 0,98 N Execices su les foces, èe patie (Coié)

6 4. 47,78 N à, 0 N à 0 30 N à 35 + Schéma vectoiel : Il est possible de déduie un anle dans le tianle d addition de vecteus : Nous pouvons détemine la nome de pa la loi du cosinus : + ( 0 N) + ( 30 N) 47,78 N cos θ 0 N 30 N cos35 Nous pouvons détemine l oientation de pa la loi du sinus : sin45 sin θ θ θ θ sin sin45 30 N sin45 sin 47,78 N, 5. 6,86 N et 4,08 N Le système est à l équilibe, ca il n y a aucune accéléation Les anles ente les codes et le plafond nous enseinent su les oientations de et de. Pa conte, il n y aucun lien ente la lonueu des codes et les nomes de et de. En effet, une Execices su les foces, èe patie (Coié)

7 code coute peut suppote une ande tension et une code lonue peut suppote une faible tension. Voici le schéma epésentant l addition vectoielle + : Nous pouvons calcule m 3 k 9,8 m/s 9,40 N Nous pouvons aussi déduie plusieus anles altene-intene et complémentaies. Le tianle d addition vectoielle est en fait un tianle ectanle ( ). On peut donc touve et pa le sinus et le cosinus : cos55 cos55 9,4 N cos55 6,86 N Execices su les foces, èe patie (Coié) 3

8 6. 6,57 N sin55 sin55 9,4 N sin55 4,08 N Le système est à l équilibe, ca il n y a aucune accéléation Voici le schéma epésentant l addition vectoielle + : Nous pouvons calcule. m 3 k 9,8 m/s 9,40 N Nous pouvons aussi déduie plusieus anles altene-intene et complémentaies. Execices su les foces, èe patie (Coié) 4

9 Le tianle n est pas ectanle, il nous fauda donc utilise la loi du sinus pou détemine. 7.,70 N 8. cm sin65 sin55 sin55 sin65 sin55 9,4 N sin65 6,57 N k l N 30 0,09 m m,70 N k l l k 6 N l 50 N/m l 0, m cm 9. 0,55 N à 37,88 m 0, k 9,8 m/s 0,98 N m 0,05 k 9,8 m/s 0,49 N 0,98 N à 40 0,49 N à 00 + Schéma vectoiel : Execices su les foces, èe patie (Coié) 5

10 Nous pouvons déduie un anle dans le tianle, on détemine un anle de 40 à l extémité du vecteu de 0,98 N pa appot à l hoizontale (anle altene-intene) et on lui soustait 0, ce qui nous donne un anle de 0 ente l extémité du vecteu dont la nome est de 0,98 N et l oiine du vecteu dont la nome est de 0,49 N. Nous pouvons détemine la nome de pa la loi du cosinus : + ( 0,98 N) + ( 0,49 N) 0,5459 N Nous pouvons détemine l anle ente cos45 0,98 N 0,49 N cos45 et cet anle pou connaîte l oientation de. sin 0 sin θ θ sin 0,49 N θ sin sin 0 0,5459 N θ 7,88 pa la loi du sinus. Il nous suffia d ajoute 40 à sin 0 Oientation de ,88 57,88 Il auait aussi été facile de détemine le vecteu ésultant pa la méthode d addition des vecteus pa leus composantes. Recheche de la foce équilibante : e 0,55 N à ( 57, ) e 0,55 N à 37, ,00 N.,30 m/s m 75 k,6 m/s k m 0 0 N s m m 65 N 50 k,30 m/s Execices su les foces, èe patie (Coié) 6

11 . 4,08 cm k l k l l l i i i l f k ( l l ) l 0,04 k 9,8 m/s 0,08 m 0 N/m 0,408 m 4,08 cm f f i m k N à 50 Identification des foces pésentes dans le poblème Poids de la caisse de son ension dans le câble oce nomale ente la caisse de son et le suppot n Équation de la situation Le système est à l équilibe, ca il n y a aucune accéléation n 0 + La somme du poids et de la foce nomale nous pemet d obteni le vecteu opposé de celui que nous echechons, comme le monte le schéma vectoiel suivant. n L anle de la code pa appot au mu nous pemet de connaîte l oientation de note vecteu tension. Nous pouvons déduie un anle de 30 ente l hoizontale et le vecteu. Cet anle est altene-intene avec l anle A, donc ce denie est aussi de 30. Execices su les foces, èe patie (Coié) 7

12 96 N à 30 m sin A m sin A 0 k 9,8 m/s sin30 96 N donc 96 N à ( ) 96 N à cm Identification des foces pésentes dans le poblème Poids du chaiot oce de tension dans le essot oce nomale ente le chaiot et le plan incliné n Équation de la situation Le système est à l équilibe, ca il n y a aucune accéléation n 0 Allonement du essot ( + ) k 9,8 m/s 8,8 N k l n l k 8,8 N l 36 N/m n m sin θ sin 5 l 0,3 m 3 cm Execices su les foces, èe patie (Coié) 8