Première
C & E & D & TI
Physique
Exercices
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Contenu 1
Travail d'une force
Exercice 1
A) Calculer l’énergie cinétique d’une flèche de masse 60 g et dont la vitesse est de 50 m.s-1.
B) Calculer l’énergie cinétique d’un camion de 10 tonnes qui roule à la vitesse de 60 m.s-1.
C) Calculer le moment d’inertie d’un disque plein de masse 350 g et de rayon 12 cm par rapport à un axe passant par son centre
D) Calculer le moment d’inertie d’une sphère de masse 10 g et de rayon 25 cm par rapport à un axe passant par son centre de gravité.
E) Quelle est l’énergie cinétique d’un volant de masse 100 Kg, faisant 3 tours par seconde. On supposera sa masse repartie sur sa périphérie à la distance R =0,5 m de l’axe.
F) Comparer un choc mou d’un choc élastique
F-1 ) Une particule de masse m1, animée d’une vitesse v rencontre une particule m2 immobile dans un choc mou; v1 = 5 m/s; m1 = m2 = 5 Kg.
F-2 ) Évaluer la perte en énergie.
F-3) A quoi est due cette perte d’énergie?
B) Calculer l’énergie cinétique d’un camion de 10 tonnes qui roule à la vitesse de 60 m.s-1.
C) Calculer le moment d’inertie d’un disque plein de masse 350 g et de rayon 12 cm par rapport à un axe passant par son centre
D) Calculer le moment d’inertie d’une sphère de masse 10 g et de rayon 25 cm par rapport à un axe passant par son centre de gravité.
E) Quelle est l’énergie cinétique d’un volant de masse 100 Kg, faisant 3 tours par seconde. On supposera sa masse repartie sur sa périphérie à la distance R =0,5 m de l’axe.
F) Comparer un choc mou d’un choc élastique
F-1 ) Une particule de masse m1, animée d’une vitesse v rencontre une particule m2 immobile dans un choc mou; v1 = 5 m/s; m1 = m2 = 5 Kg.
F-2 ) Évaluer la perte en énergie.
F-3) A quoi est due cette perte d’énergie?
Contenu 2
Application du theoreme de l'energie cinetique
Exercice 1
Une automobile d’une masse de 900 kg effectue un démarrage sur une côte à 2%. Sa vitesse est de 40 km.h-1 après un parcours de 50 m et les forces de frottements sont équivalentes à une force constante d’intensité 150 N. En supposant que la force motrice est restée constante sur tout le trajet.
Calculer l’intensité de cette force motrice. g = 10 m/s
On remplace l’automobile par un sphère de masse =12g et de rayon R=30 cm.
3 Calculer la nouvelle force motrice.
Calculer l’intensité de cette force motrice. g = 10 m/s
On remplace l’automobile par un sphère de masse =12g et de rayon R=30 cm.
3 Calculer la nouvelle force motrice.
Exercice 2
Une bille suspendue à un fil vertical est écarté d’angle \({{\theta _0}}\) de sa position d’équilibre. La longueur du fil est l et la masse de la bille m, elle est lâchée sans vitesse initiale en A. En supposant la masse du fil négligeable
Une bille suspendue à un fil vertical est écarté d’angle \({{\theta _0}}\) de sa position d’équilibre. La longueur du fil est l et la masse de la bille m, elle est lâchée sans vitesse initiale en A. En supposant la masse du fil négligeable
1- Montrer que la vitesse de la bille en un point B de sa trajectoire et repéré par θ vaut:
\({v_B} = \sqrt {2gl\left( {\cos \theta - cos{\theta _0}} \right)} \)
2- Quelle est le travail du poids de la bille lorsqu’elle repasse par la verticale.
2- Quelle est le travail du poids de la bille lorsqu’elle repasse par la verticale.
Exercice 3
Une pendule balistique est constituée d’un bloc métallique ( S ) de masse M =2kg, suspendu par une tige de masse négligeable mobile autour de l'axe \(\Delta \) . Le dispositif est utilisé pour déterminer la vitesse d’un projectile (P).
La bille ( S1) de masse m=2g est tirée à la vitesse \(\overrightarrow v \) , juste après le tir, la bille entre en collision avec le bloc métallique. Il y a accrochage des deux solides et l’ensemble oscille du point A pour le point B, balayant ainsi un angle par rapport à la verticale.
1 Déterminer la vitesse \(\overrightarrow {v'} \) de l’ensemble juste après le choc si θ=200.
2. En appliquant la conservation de la quantité de mouvement, déterminer la vitesse du projectile.
La bille ( S1) de masse m=2g est tirée à la vitesse \(\overrightarrow v \) , juste après le tir, la bille entre en collision avec le bloc métallique. Il y a accrochage des deux solides et l’ensemble oscille du point A pour le point B, balayant ainsi un angle par rapport à la verticale.
1 Déterminer la vitesse \(\overrightarrow {v'} \) de l’ensemble juste après le choc si θ=200.
2. En appliquant la conservation de la quantité de mouvement, déterminer la vitesse du projectile.
Exercice 4
Une sphère de masse m = 50 g et de rayon r descend une pente de 2%, un dispositif spécial permet d’enregistrer ses positions toutes les 2 secondes et un traitement informatique permet de connaître sa vitesse à chaque position.
La sphère part d’un point A0 avec une vitesse v0. Les résultats de l’expérience sont confinés dans le tableau suivant:
La sphère part d’un point A0 avec une vitesse v0. Les résultats de l’expérience sont confinés dans le tableau suivant:
| Points | A0 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 |
| \({x_i} = {A_0}{A_i}(m)\) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| \(v(m/s)\) | \({v_0}\) | 2,12 | 2,30 | 2,52 | 2,45 | 2,62 | 2.72 |
g=10N/Kg; \({J_\Delta } = \frac{2}{5}m{r^2}\) est moment d’inertie de la sphère.
1. Montrer que l’énergie cinétique de la sphère vaut:
1. Montrer que l’énergie cinétique de la sphère vaut:
\({E_C} = \frac{7}{{10}}m{v^2}\)
2. Calculer la variation l’énergie cinétique entre A1 et A6
3.Calculer le travail du poids entre A1 et A6.
- Quelle conclusion pouvez-vous en tirez?
4. A partir de la conclusion précédente,
3.Calculer le travail du poids entre A1 et A6.
- Quelle conclusion pouvez-vous en tirez?
4. A partir de la conclusion précédente,
Exprimer \({v^2} = f(m,g,x,\theta ,f,{v_0})\), x=A0Ai où A est un point quelconque entre A0 et A6.
5. Sur un papier millimétré, tracer la droite
\({v^2} = f(x)\). Échelle Oy : \(1cm \to 2{m^2}/{s^2}\), Ox : \(1cm \to 0,5m\).
6. En déduire la valeur de f ( force de frottement ) et \({v_0}\) la vitesse initiale.
\({v^2} = f(x)\). Échelle Oy : \(1cm \to 2{m^2}/{s^2}\), Ox : \(1cm \to 0,5m\).
6. En déduire la valeur de f ( force de frottement ) et \({v_0}\) la vitesse initiale.
Exercice 5
Une bille M de masse m = 1,0 kg assimilable à un point matériel glisse sur une piste formée de deux parties AB et BC, g = 10 N/kg
arc(AB) représente 1/6 de la circonférence du cercle de centre O et de rayon R = 15 m. le point O est situé sur la verticale de B. BC est une partie rectiligne de longueur l = 15 m. La bille est lancée en A avec une vitesse telle que \({v_A} = 6m/s\).
1– On néglige les frottements:
- Calculer sa vitesse au point B
2– En fait, sur le trajet ABC, existent des forces de frottements assimilable à une force \(\overrightarrow f \) tangentielle à la trajectoire d’intensité supposé constante. Le mobile arrive en C avec une vitesse
– Calculer f sachant que \({v_C} = 12,5m/s\).
arc(AB) représente 1/6 de la circonférence du cercle de centre O et de rayon R = 15 m. le point O est situé sur la verticale de B. BC est une partie rectiligne de longueur l = 15 m. La bille est lancée en A avec une vitesse telle que \({v_A} = 6m/s\).
1– On néglige les frottements:
- Calculer sa vitesse au point B
2– En fait, sur le trajet ABC, existent des forces de frottements assimilable à une force \(\overrightarrow f \) tangentielle à la trajectoire d’intensité supposé constante. Le mobile arrive en C avec une vitesse
– Calculer f sachant que \({v_C} = 12,5m/s\).
