Aurélie dec 2000


mouvement et forces





1

char à voile

Un char à voile et son conducteur sont animés d'un mouvement rectiligne uniforme sur une plage horizontale. La masse de l'engin et du passager est 130 kg. Le vent exerce sur le char une force horizontale, parallèle à la direction du déplacement, de norme 300 N. Les actions du sol sur les roues de l'engin peuvent être modélisées par une force unique, inclinée de 13° sur la verticale, de norme voisine de 1300 N

  1. énoncer le principe de l'inertie.
  2. faire l'inventaire des forces agissant sur le char et les représenter à une échelle qu'il faudra préciser.
  3. Les données concernant les actions du sol sur le char paraissent elles correctes ? Justifier
  4. Brusquement le conducteur se sent plaqué sur son siège. La vitesse du char a t'elle varié ? si oui dans quel sens. Quelle force a été modifiée ?
corrigé

forces exercée par le vent, action du sol sur le char et poids de l'ensemble.(1 cm pour 400 N)

le mouvement étant uniforme et rectiligne la somme des forces agissant sur le char est nulle. (principe d'inertie)

poids = masse (kg) * 9,8 = 130*9,8 = 1274 N

tan 13 = F / 1274 d'où F= 1274 tan 13 = 294 N

cos 13 = 1274 / R d'où R= 1274 / cos 13 = 1307 N

valeurs cohérentes avec les données de l'exercice.

Le conducteur est plaqué sur son siège lorsque le véhicule accélère.

La somme vectorielle des forces n'est plus nulle.

La force du vent a augmenté alors que les autres forces restent inchangées.

2

saut à l'élastique

Le saut à l'élastique consiste à se jeter dans le vide en étant attaché à un élastique de grande longueur, solidement fixé au sautoir.

  1. Lors de la première partie de la chute, l'élastique n'est pas tendu. Faire le bilan des forces appliquées au sauteur. Pourquoi la valeur de la vitesse augmente-t-elle ?
  2. Dans la deuxième partie du saut, l'élastique se tend et la vitesse diminue . Faire le bilan des forces appliquées au sauteur.
  3. Pourquoi le sauteur remonte-t-il en fin de saut ?
    la valeur de la force de rappel exercée par l'élastique est proportionnelle à l'allongement de l'élastique

     

corrigé

Lors de la première partie du saut la personne n'est soumise qu'à l'attraction de la terre.

Le mouvement n'est pas uniforme et la vitesse augmente dans la direction de la force.

Lors de la seconde partie du saut , le sauteur est soumis à son poids constant et à la force de rappel de l'élastique. Cette force de rappel augmente proportionnellement à l'allongement de l'élastique.

La vitesse diminue donc, jusquà s'annuler.

Au point le plus bas, l'élastique est tendu et a emmagasiné suffisamment d'énergie lors de la seconde partie de la chute pour faire remonter le sauteur (presque jusqu'au point de départ).


3

plan incliné
 
  1. Une boîte de masse 200 g repose sur un plan horizontal. Représenter à une échelle que l'on précisera les forces agissant sur la boîte.
  2. On incline le plan d'un angle de 30° par rapport à l'horizontale. La boîte reste immobile. Même question.
 
corrigé


pods de la boîte = 0,2 *9,8 =19,6 N

échelle : 1 cm pour 4 N

4

principe d'inertie

Dans les exemples suivants, on considere le mouvement, dans un référentiel terrestre, d'un objet ou d'un personnage suppose indéformable. D'après chaque description du mouvement dire si l'objet ou le personnage est soumis ou non a un ensemble de forces qui se compensent et expliquer pourquoi .

  1. Un skieur descend une piste rectiligne, sa vitesse augmente de 2 m/s toutes les secondes.
  2. Une fusée décolle verticalement.
  3. Un skieur remonte une piste sur un téléski qui le tracte en ligne droite à vitesse constante.
  4. Une voiture prend un virage à la vitesse de 50 km/h.
  5. Un palet de hockey sur glace decrit une trajectoire rectiligne a vitesse constante
corrigé


référentiel terrestre supposé galiléen.

le personage ou l'objet est pseudo isolé si les forces qui agissent sur lui se compensent.

Le centre d'inertie de l'objet est alors animé d'un mouvement rectiligne uniforme.

skieur : la vitesse n'est pas constante donc les forces ne se compensent pas.

fusée : la vitesse n'est pas constante au décollage, donc la fusée n'est pas pseudo isolée.

skieur remontant la piste : vitesse constante, mouvement rectiligne, donc skieur pseudo isolé.

voiture : mouvement circulaire, donc la voiture n'est pas pseudo isolée.

palet : vitesse constante, mouvement rectiligne, donc palet pseudo isolé.




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