Contenu 1
Travail d’une force constante appliquée à un solide en translation
Exercice 1
1 Calculer dans les deux cas suivants, le travail de chacune des trois forces sur un déplacement rectiligne AB.
On prendra F1 = 2,5 N, F2 = 1,3 N, F3 = 4N et AB = 25 m.
2- Préciser dans chaque cas si la force est résistante, motrice.
Exercice 2
Sur la ligne de plus grande pente d’une côte à 2% se déplace sans frottements à vitesse constante, une voiture de masse 100kg. La vitesse de la voiture reste constante sur une distance de 50m.
1 Quelle est l’intensité de la force motrice ?
2 Calculer le travail de chacune des forces appliquées à la voiture au cours de ce déplacement.
3 Quelle est la puissance de la force motrice lorsque la voiture se déplace à la vitesse de 20km.h-1 ?
Exercice 3
Une charge de masse m = 50 Kg est élevée d’une hauteur h de deux façons différentes. On la soulève d’abord verticalement, puis on la tire sur un plan incliné d’angle α = 30° par le rapport à l’horizontale. Dans les deux cas, le mouvement est rectiligne uniforme. Sur le plan incliné la corde de traction reste parallèle au plan incliné.
On donne g = 10 N/Kg et h = 5m.
1 Dans chaque cas, calculer le travail effectué par chaque force extérieur à la charge, conclure.
2 Quel est alors l’intérêt du plan incliné?
Contenu 2
Travail d’une force constante appliquée à un solide en en rotation autour d’un axe
Exercice 1
Pour chaque cas de figure suivante, sachant que le moment d’une force \(\overrightarrow F \) vaut \(\mathfrak{M} = Fd\) .
1 Représenter d, puis calculer le moment de la force \(\overrightarrow F \) par rapport à l’axe Δ.
2 Dans chaque cas, calculer les travaux de chacune des forces \(\overrightarrow F \) dans les cas suivants : F=5N et AB=10m
le point B a effectué 5 tours.
L’angle balayé par le vecteur \(\overrightarrow {AB} \) vaut 100.
3 Calculer les puissances développées par chaque forces au bout de 10 min
Exercice 2
A l’extrémité d’un fil inextensible, on fixe une boule de nasse m=100g, l’autre extrémité est accrochée
à un support, (voir schéma ). L’ensemble constitue un pendule qui oscille dans le plan verticale avec une amplitude maximale (angle maximal) θmax = 600 .
1 Calculer le moment de la tension du fil en un point quelconque de la trajectoire de la boule.
2 Calculer les travaux des forces extérieurs à la boule lorsque :
la boule part du point A pour le point B.
La boule part du point B pour le point C
La boule part du point A pour le point C
Contenu 3
Notion de puissance
Exercice 1
Un cycliste dont la masse totale machine comprise est de 90 Kg se déplace horizontalement et uniformément à 20 Km/h. La puissance qu’il développe est de 140w.
1 Calculer le travail de la force de frottement.
2 En déduire l’intensité de cette force.
3 Sur une pente de 2% les frottement ne changent pas d’intensité et la puissance reste la même
Quelle est la nouvelle vitesse du cycliste?
Contenu 4
Pour aller plus loin
Un solide de m =50 kg est en mouvement dans le repère orthonormé \(\left( {O;\overrightarrow i ,\overrightarrow k } \right)\)
Il est animé d'un mouvement rectiligne uniforme et il est soumis aux forces \(\overrightarrow P \), \(\overrightarrow {{F_1}} \), \(\overrightarrow {{F_2}} \) telle que : \(\overrightarrow P = - mg\overrightarrow k \), \(\overrightarrow {{F_1}} = 100\overrightarrow i - 70\overrightarrow k \) et \(\overrightarrow {{F_2}} = a\overrightarrow i + b\overrightarrow k \)
On prendra g=10N/kg
a) Déterminer a et b.
b) Calculer les travaux des forces exercées sur le solide entre A et B sachant que \(\overrightarrow {AB} = - 5\overrightarrow i - 6\overrightarrow k \).
c) Sachant que le déplacement AB s'effectue en 2 secondes, calculer la puissance moyenne du poids..
