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1 Nom :.....Prénom :.. LFKL 3ième Note : Moyenne / 20 Appréciation : Signature d'un parent : 9 mars 2005 Durée : 1h DEVOIR SURVEILLE n 3 Exercice 1 : (sur 4 points) La distance de sécurité Sur le graphique ci-contre sont représentées les positions respectives de deux voitures qui se suivent A et B. Le conducteur de la voiture de devant (A) aperçoit un camion renversé au milieu de la route. Il appuie alors sur la pédale de frein, et les feux arrière "stop" de sa voiture s'allument. L'origine des temps sur l'axe des abscisses correspond au moment où les feux "stop" de la voiture A s'allument. a) Quel lieu a été choisi comme référence pour l'axe des distances? b) Quelle distance sépare les deux voitures lorsque les feux "stop" de la voiture A s'allument? c) Au bout de combien de temps environ le véhicule A s'arrête-t-il? d) Quelle distance environ le véhicule A a-t-il alors parcouru entre le moment où son conducteur a commencé à freiner et le moment où il s'arrête? e) Cette distance est-elle une distance de freinage ou bien une distance d'arrêt? f) Calculer la distance d'arrêt du véhicule A sachant qu il roule à 72 km/h. g) Les deux véhicules se rencontrent-ils? Si oui, à quel instant? h) Quelles peuvent être les causes d'un tel accident? a) C'est le lieu où se trouvait le véhicule B quand les feux arrière du véhicule A se sont allumés. b) La distance est 90 m. c) Il s'arrête au bout de 6 s. d) La distance parcourue mesure 110 m. e) C'est une distance de freinage, puisqu'elle ne prend pas en compte la distance parcourue par le véhicule pendant le temps de réaction du conducteur. f) Da = Df + Dr. Il reste à calculer la distance de réaction. Or le temps de réaction est de 1 seconde. Il faut utiliser la formule : d = v x t où v est la vitesse en m/s soit 72 /3,6 = 20 m/s. Donc Dr = 20 x 1 = 20 m Donc Da = Df + Dr = = 130 m. g) Oui, ils se rencontrent au bout de 9 s. h) Les causes possibles sont variées : long temps de réaction du conducteur de la voiture B (alcool, drogues, médicaments, téléphone, fatigue ), distance de sécurité entre les voitures. LFKL 3eme 2005 Questions du Devoir Surveillé 4 Page 1 sur 5

2 Exercice 2 : (sur 4 points) Balles et boomerang On enregistre avec une caméra vidéo, à raison d'une image toutes les 1/25 ème de seconde, les trajectoires de huit projectiles différents numérotés de A à H. Les chronophotographies ci-contre restituent toutes les images sur le même document. a) Combien de temps s'écoule entre la première et la dernière position de la balle A sur le document? b) Quel adjectif qualifie un mouvement pour lequel la vitesse reste constante c) Classer les huit projectiles en trois catégories, suivant la manière dont évolue leur vitesse. La flèche indique le sens du mouvement. a) Puisqu'il y a 10 intervalles entre les images des balles, le temps total écoulé est rotation, 10 x 1/25 = 0,4 s. b) C'est un mouvement uniforme. c) Mouvements uniformes : Mouvements accélérés : Mouvements ralentis : Exercice 3 : (sur 2 points) Convertir les vitesses suivantes : Vitesse du son dans l air 330 m.s -1 en km.s -1 et km.h -1 Vitesse de la lumière dans le vide km.s -1 en m.s -1 et km.h m/s = 0,330 km/s = km/h km/s = m/s = km/h. Exercice 4 : (sur 4 points) Un train miniature parcourt une portion de rails rectilignes. Le tableau suivant donne la durée t mise pour parcourir une distance d. Echelles : d (cm) t (s) 1,35 1,65 2,01 2,30 2,68 2,96 Horizontalement : 1 cm 0,2 s Verticalement : 1 cm 10 cm a) Trace le graphique représentant l'évolution de la distance en fonction du temps sur cette portion. b) Sur cette portion, comment évolue la vitesse au cours du temps? Tracer l allure du graphe de la vitesse en fonction du temps. c) Comment s'appelle ce type de mouvement? Quel est le référentiel choisi? d) Quel est le mouvement du train par rapport à un wagon du train? e) Quel est le mouvement d un arbre par rapport à un wagon du train? a) On obtient d = f (t) qui est une droite passant par l origine. b) La vitesse est donc constante. Le mouvement est donc UNIFORME. Allure cf. ci-après. V t c) Le mouvement est rectiligne et uniforme dans le référentiel terrestre. Vo d en cm y = x R 2 = t en secondes d) Le train est immobile par rapport à un wagon. e) Un arbre est en mouvement rectiligne et uniforme (en sens inverse) par rapport à un des wagons du train. LFKL 3eme 2005 Questions du Devoir Surveillé 4 Page 2 sur 5

3 B Exercice 5 : (sur 2 points) Donner les caractéristiques des forces suivantes sachant que 1 cm vaut 30 N. F1 A F2 Force F1 Force F2 * direction : horizontale * direction : verticale * sens : gauche vers droite * sens : de haut vers le bas * point d application : A * point d application : B * Intensité : 135 N * Intensité : 75 N LFKL 3eme 2005 Questions du Devoir Surveillé 4 Page 3 sur 5

4 Exercice 6 : (sur 4 points) Une grue soulève une charge de la position A jusqu à la position K. Les différentes positions de la charge sont repérées toutes les 5s. Schéma 1 O (point de contact) C (centre de la charge) 1. Quel est le mouvement de la charge si l on choisit comme référentiel le sol? Justifier. Les points sont alignes donc c est un mouvement rectiligne. 2. Comment appelle-t-on aussi le référentiel sol? Référentiel galiléen 3. On souhaite calculer la vitesse moyenne V de la charge en m/s. On appelle D la distance totale parcourue par la charge et T la durée nécessaire pour monter la charge de A vers K. a. Ecrire la formule te permettant de calculer V en précisant bien les unités utilisées. V=D/T avec D en m et T en s b. Calculer T. Il y a 10 intervalles de 5 s donc T=10*5=50 s c. Calculer D en utilisant l échelle donnée. On mesure 4.5 cm entre les points A et K. Ceci représente une distance de 4.5*200=900 cm=9 m d. Calculer alors V. Convertir V en km.h -1 et km.s -1. V=9/50=0.18 ms -1 = kms -1 =0.648 kmh On souhaite maintenant étudier plus précisément le mouvement de la charge. On décompose le mouvement en trois phases : * Première phase : la charge monte de la position A vers la position E. * Deuxième phase : la charge monte de la position E vers la position H. * Troisième phase : la charge monte de la position H vers la position K. a. Le mouvement est-il uniforme, retardé ou accéléré lors de la première phase? Justifier. Entre A et E les distances entre les points successifs croissent donc le mouvement est accéléré. b. Le mouvement est-il uniforme, retardé ou accéléré lors de la deuxième phase? Justifier. Entre E et H les distances entre les points successifs sont constantes donc le mouvement est uniforme. c. Le mouvement est-il uniforme, retardé ou accéléré lors de la troisième phase? Justifier. Entre H et K les distances entre les points successifs diminuent donc le mouvement est ralenti. 5. Lorsque la charge est en K, la grue effectue un une rotation d un demi-tour. Quelle est alors la trajectoire d un des points de la charge? Trajectoire circulaire 6. On s intéresse maintenant aux différentes forces s exerçant sur la charge. La charge a une masse m de g et se trouve immobile dans cette question à la position E. On note g l intensité de la pesanteur sur Terre et on a g = 10 N/kg. a. Ecrire la relation liant le poids P de la charge à m et g en précisant bien les unités pour chaque grandeur et calculer le poids P de la charge. P=m*g avec P en N, m en kg et g en N/kg ici P=420*10=4200 N b. Ce poids P changerait-il si on le mesurait sur la Lune? Justifier. LFKL 3eme 2005 Questions du Devoir Surveillé 4 Page 4 sur 5

5 La formule ci-dessus montre que le poids dépend de g, l accélération de la pesanteur qui est différente sur la lune (6 fois moindre que sur la terre). Donc P changerait sur la lune. c. Quelles sont les caractéristiques du poids P de cette charge? Direction : verticale Sens : vers le bas Point d application : le centre de gravite de la charge Intensité : 4200 N d. Représenter cette force sur le schéma 1 en utilisant l échelle suivante : 1 cm correspond à 2000 N. e. La charge subit aussi la force F exercée par le câble de la grue au point de contact O. Quelles sont les caractéristiques de cette force pour que la charge soit en équilibre? Direction : verticale Sens : vers le haut Point d application : la liaison entre la charge et le cable Intensité : 4200 N f. Représenter alors cette force sur le schéma 1 en prenant la même échelle qu au e). F P LFKL 3eme 2005 Questions du Devoir Surveillé 4 Page 5 sur 5