Exercices de Physique

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1 Exercices de Physique Relations fondamentales de Dynamique Rappel : 1. Si l'on pousse un corps pendant 1/2 sec avec une force de 3 Newton. Quelle impulsion avons-nous donnée? 2. Quelle accélération prendra un corps qui subit l'action d'une force de 340 N. La masse du corps est de 36 kg. Négliger les frottements. 3. Une balle de fusil de 10 gr qui filait à 850 m/s est arrêtée par un sac de sable dans lequel elle s'est enfoncée de 20 cm. - Quelle est la force supposée constante qui s'est exercée sur la balle - Combien de temps a-t-il fallu à la balle pour s'immobiliser. 4. On désire faire tourner une grosse machine à la fréquence de rotation de 1500 t/min, en partant du repos, il lui faut 5 sec. - quelle est la vitesse angulaire à 1500 t/min? - quelle est l'accélération angulaire? - quel est le couple cst. à appliquer, le moment d'inertie vaut 3 kgm 2.

2 5. Calculer la force constante nécessaire pour faire passer en 5 minutes de 54 km/h à 108 km/h la vitesse d'une masse de 10 kg se déplaçant en ligne droite. 6. Quelle est la force constante nécessaire pour arrêter en 4 secondes une masse de 2000 kg se déplaçant à une vitesse de 60 km/h 7. Soit établir entre deux arbres parallèles un couple d'engrenages. L'arbre menant tourne à 1000 t/min. On désire que l'arbre mené tourne à 750 t/min. La distance approximative à réaliser entre les deux arbres est de 80 mm, à approcher le plus possible. Les conditions de résistance donnent un module de 3 mm. Calculer le nombre de dents des deux roues dentées Relations Travail - Energie - Puissance 8. Quel travail mécanique fournit un homme de 80 kg lorsqu'il gravit 3 étages de 3 m dans un immeuble.

3 9. Nous appliquons un moment de 34 Nm à un disque. Le disque balaye un angle de 567 radians. Quel est le travail effectué? 10. On veut charger un chariot pesant 1500 N sur le pont d'un camion situé à 130 cm du sol. On demande le travail minimal nécessaire pour effectuer cette manœuvre. - lorsqu'on soulève simplement verticalement le chariot - lorsqu'on roule le chariot sur un plan incliné de 45 par rapport à l'horizontale - lorsqu'on roule le chariot sur un plan incliné de 30 - dans quel cas la force utile est-elle la plus faible? 11. Dans une station service on utilise un élévateur hydraulique pour lever les véhicules automobiles. L'élévateur se compose d'un plateau lié à un piston. - quelle énergie faut-il fournir pour soulever une voiture de 1200 kg à 1,8 m du sol. (négliger les frottements) - le piston à un diamètre de 300 mm, quelle pression faut-il prévoir? 12. Quelle quantité d'énergie faut-il fournir à un bloc de béton de 500 kg, pour qu'il s'élève de 33 m.

4 13. Quelle est l'énergie cinétique d'un camion de 10 tonnes roulant à 70 km/h? Quelle est la force moyenne développée par les freins, si le camion s'arrête sur une distance de 90 m. 14. Une grue soulève une charge de 800 Kg de 15 mètres en 12 sec. Quelle est la puissance du moteur. 15. L'arbre d'un moteur fait 300 tours par minute. Il développe un couple de 240 Nm. Quelle est la puissance du moteur? 16. Une pompe doit remplir un réservoir de 4000 litres en 50 minutes. La hauteur de pompage est de 38 m. Quelle doit être la puissance de la pompe?

5 17. Une usine hydro-électrique, installée sur un fleuve utilise une chute de 15 m. Sachant que le débit de la chute est de 1000 m 3 /sec, on demande la puissance de la chute en kilowatts. 18. Pour enfoncer des pieux, on se sert d'un marteau-pilon pneumatique de masse 100 kg s'élevant à une hauteur de 0,8 m au-dessus des pieux; sachant que les pieux s'enfoncent à chaque coup de 3 cm, quelle est la résistance supposée constante, du sol à l'enfoncement? 19. Une voiture munie de pneus à clous roule à la vitesse de 120 km/h. La masse d'un clou est de 8 gr, le diamètre des roues de 70 cm. Calculer l'accélération centripète et la force avec laquelle chaque clou tend à s'arracher. 20. Quelle est la force centripète nécessaire pour maintenir sur un cercle de 2 m de rayon un objet de masse 3 kg se déplaçant à la vitesse de 4 m/sec.

6 21. A quelle vitesse doit voler un avion effectuant un looping de rayon 1 km pour que le pilote ne ressente aucune force exercée soit par le siège, soit par la ceinture de sécurité, lorsqu'il se trouve au sommet du looping? En pareil cas, on dit que le pilote est sans poids. 22. Un moteur électrique a une puissance de 8 kw pour une fréquence de rotation de 1440 t/min. Calculer le moment du couple moteur disponible sur l'arbre. 23. Le moteur d'une grue absorbe 0,9 kwh lorsqu'elle soulève une charge de 15 tonnes à une hauteur de 12 m. Quel est le rendement de l'installation? 24. Un moteur de 12 kw tournant à 1500 t/min est accouplé directement à un réducteur de rapport 20:1. On demande de calculer : a) le moment du couple moteur b) le moment et la puissance à la sortie du réducteur si celui-ci à un rendement de 78%.

7 25. Pour entraîner une machine, il faut un couple moteur de 25 Nm pour une fréquence de rotation de 500 t/min. On utilise à cet effet un moteur-réducteur dont le rendement global est de 85 %. quelle est la puissance absorbée? 26. Une pompe a les caractéristiques suivantes : pression 12 bars, débit 60 l/min. Quelle puissance absorbe-t-elle si son rendement est de 70 %?

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