NOM : Prénom : Durée : 2 heures

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1 NOM : Prénom : Durée : 2 heures Exercice N 1 - À la fin d une partie de pétanque, certains joueurs astucieux ramassent leurs boules à l aide d un aimant. Le dispositif est schématisé ci-contre : 1) La boule a une masse de 400 g, calculer son poids. (On prendra g = 10 N.kg-1) P = m g = 0,4 10 = 4 N... 2) Quelles sont les forces qui s exercent sur la boule de pétanque? Les forces qui s exercent sur la boule de pétanque sont le poids et la tension du fil.... 3) Compléter le tableau des caractéristiques de ces forces. Forces Points d application G Droites d actions verticale passant par G F A verticale passant par A 4) Représenter graphiquement ces forces sur le schéma ci-dessous. Échelle : 1 cm représente 1 N. A est le point de contact entre l aimant et la boule. G est le centre de gravité de la boule de pétanque. Sens Valeurs (en N) vers le bas 4 vers le haut 4 F Contrôle de physique N 4 Mécanique 25/02/2014

2 Exercice N 2 1)Une pompe hydraulique a une masse m = 20 kg. Elle repose en équilibre sur un support en béton horizontal à l intérieur d un local technique. Calculer, en Newton, la valeur P du poids de la pompe. On prendra 10 Newton par kilogramme (N/kg) pour valeur approchée de g. P = m g = = 200 N... 2) La pompe subit également une action mécanique exercée par le support. Compléter le tableau de caractéristiques suivant : Point Notations Action mécanique Direction Sens Valeur (N) d application mathématiques Action de la Terre G verticale vers le bas 200 sur la pompe Action du support A verticale vers le haut 200 sur la pompe 3) Tracer les vecteurs-forces et sur le schéma ci-dessous. Unité graphique : 1 cm représente 40 N. Exercice N 3 - La photo ci-contre représente un tube de cuivre posé sur une balance.

3 1)a) Nommer la grandeur physique mesurée par la balance. La balance donne la masse du tube de cuivre.... b) Donner l indication de la balance, puis la convertir en kg. M = 64,3 g = 0,0643 kg.... 2) Calculer la valeur P du poids du tube, en prenant g = 9,81 N/kg. P = m g = 0,0643 9,81 = 0,63 N.... 3) Indiquer, parmi les vecteurs dessinés ci-dessous, celui qui représente le poids du tube. 2 représente le poids du tube (6,3 cm)... 4) On suspend le tube par un fil. Le tube est alors en équilibre dans la position représentée cidessus. Indiquer, parmi les fils 1, 2, 3 ou 4, celui qui correspond à cette expérience, en justifiant le choix. C est le fil 3 qui correspond à cette expérience car il est à la verticale du centre de gravité G du tube....

4 Exercice N 4 - Problématique On se pose la question de savoir si des câbles à haute tension (HT) doivent être fortement tendus. 1) On étudie la tension d un câble HT lors d une surcharge due à la neige. Proposer un dispositif expérimental permettant de simuler cette situation. On peut tendre un fil entre deux supports verticaux et accrocher une masse sur le fil.... m La situation d un câble HT surchargé par la neige peut-être modélisée expérimentalement à l aide d une masse marquée maintenue en équilibre comme l indique le dessin ci-dessous : 2) Citer les actions qui s exercent, à l équilibre, au point O. Le point O est soumis à l action du poids et à la tension du fil.... 4) Compléter le dynamique des forces. T 1 T 2

5 5) Déterminer graphiquement la valeur de T et T 1 2 des tensions des deux brins de câble. Échelle : 1 cm pour 10 N. T1 T 2 = 11,4 cm soit T1 T2 = 114 N.... 6) Comparer la valeur des tensions des deux brins de câble avec celle du poids. Les tensions exercées par les deux brins de câble sont bien supérieures à celle du poids.... 7) Répondre à la problématique au vu des résultats obtenus. Les câbles peuvent supporter une masse importante sans être fortement tendus.... Exercice N 5 - Une plaque métallique homogène, d épaisseur constante et de masse 1,5 tonne est suspendue au câble d une grue. 1) Calculer son poids (g = 10 N/kg). P = m g = = N ) Nommer les forces qui s exercent sur la plaque. La plaque est soumise à son poids et à la tension du fil ) Compléter le tableau des caractéristiques Forces P.A. Direction Sens Intensité (N) G verticale vers le bas T A verticale vers le haut T A G 4) Représenter les forces qui s exercent sur la plaque (échelle : 1 cm pour N). Exercice N 6 - Une balle,, d une masse de 1,8 kg est posée sur un plan incliné, 0. (contact en A) et retenue par un appui,, fixé au plan. (contact en B). 1) Déterminer les forces exercées sur cette balle.on prendra g = 10 N/kg. La balle est soumise à son poids et aux réactions des supports en A et B....

6 2) Tracer les droites d action sur le schéma puis le dynamique des forces à partir de la croix ( ). B A schéma 3) Dans ce cas présent où se coupent les droites d action? Les trois droites d action se coupent au centre de la balle.... 4) Compléter alors le tableau suivant : Forces Point d application G verticale A B A B Direction Sens Intensité perpendiculaire au plan du support en A perpendiculaire au plan du support en B vers le bas 18 N 15,7 N 8,3 N Exercice N 7 - M. Martin désire installer une balançoire dans son jardin pour ses enfants. Pour faire des économies, il souhaite réaliser lui-même la construction de la balançoire et recherche la solution la plus simple et la plus sûre possible. L objet de cet exercice est de conseiller M. Martin dans ses choix en utilisant les connaissances acquises en physique. Dans un premier temps, il souhaite accrocher un pneu à une branche d un arbre du jardin. La branche ne résistera pas à un poids supérieur à 250 N. L ainé des enfants pèse 35 kg. 1)Calculer le poids de l enfant. (On donne g = 10 N/kg). P = m g = = 350 N.... 2) Représenter le poids sur la figure ci-contre. (échelle : 1 cm pour 100 N).

7 3) Préciser, en justifiant, s il est possible d utiliser l arbre pour profiter de la balançoire en toute sécurité. Avec 350 N le poids de l aîné des enfants est trop élevé car la branche ne supporte pas de poids supérieur à 250 N.... 4) Finalement, suite à vos conseils, M. Martin se décide pour la construction d un portique. Représenter sur le schéma ci-dessous la surface de la base de sustentation. Préciser, en justifiant, si ce portique (modèle 2) est plus sûr que le précédent (modèle 1). On pourra s aider en traçant sur le schéma ci-dessus la surface de la base de sustentation. Le modèle 2 est moins sûr car sa base de sustentasion a une surface moins importante que sur le modèle ) M. Martin, malgré vos conseils, souhaite construire le portique précédent (modèle 2). Cocher la (ou les) précaution(s) de sécurité permettant d empêcher le basculement du portique : Fixer le portique sur des traverses longitudinales posées au sol Fixer le portique sur des traverses latérales posées au sol Réduire les longueurs des cordes de la balançoire. Remarque : On peut aussi réduire les longueurs de cordes mais l accès à la nacelle sera périlleuse