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Exercices sur les forces, 1ère partie 1 Date : _____ Nom :

Exercices sur les forces, 1ère partie 1 Date : _______________ Nom : _____________________________________________________ Groupe : _____________ Résultat : ________ / 60 Exercices sur les forces, 1ère partie Module 3 : Des phénomènes mécaniques Objectif terminal 2 : Les forces Consigne : Toutes les réponses numériques doivent être arrondies au centième. 1. Voici le schéma d’une sphère en chute libre. ________ / 4 a) 1 F r représente quelle force? (2 points) Réponse : ________________________ b) 2 F r représente quelle force? (2 points) Réponse : ________________________ 2. Le schéma suivant représente un bloc descendant un plan incliné. ________ / 16 a) 1 F r représente quelle force? (2 points) Réponse : ________________________ b) 2 F r représente quelle force? (2 points) Réponse : ________________________ Exercices sur les forces, 1ère partie 2 c) 3 F r représente quelle force? (2 points) Réponse : ________________________ d) 1 r F r représente la combinaison de quelles forces? (2 points) Réponse : ________________________ e) Sachant que la masse du bloc est de 500 g, quelle est la grandeur de 1 F r ? (4 points) Réponse : ________________________ f) Sachant que la masse du bloc est de 500 g, quelle est la valeur de 1 r F r ? (4 points) Réponse : ________________________ 3. Quelle est la tension dans la ficelle d’un pendule, lorsque celui-ci est immobile, sachant que la masse du pendule est de 100 grammes? ________ / 4 Réponse : ________________________ 4. Deux individus tirent sur une souche d’arbre pour la déraciner. Le premier tire avec une force de 20 N et l’autre avec une force de 30 N. Sachant qu’il existe un angle de 35° entre les deux cordes, quelle est la force résultante dans cette situation? Donnez l’orientation de la force résultante par rapport à la première force. Réponse : ________________________ ________ / 4 5. Lors d’une fête d’enfants, on suspend une piñata d’une masse de 3 kg par deux cordes fixées au plafond de la salle. Quelle sera la grandeur de la tension dans les deux cordes? ________ / 4 Réponse : ________________________ Exercices sur les forces, 1ère partie 3 6. Lors de la fête décrite au problème précédent, qu’elle aurait été la grandeur de la tension dans la corde 2 si on l’avait fixée plus loin au plafond? ________ / 4 Réponse : ________________________ 7. Quelle force est nécessaire pour étirer de 9 cm un ressort dont la constante de rappel est de 30 N/m? Réponse : ________________________ ________ / 2 8. Quel est l’allongement, en centimètres, d’un ressort soumis à une force de 6 N et dont la constante de rappel est de 50 N/m? Réponse : ________________________ ________ / 2 9. Une table de force permet de suspendre différentes masses grâce à des poulies. Une graduation dessinée sur la table nous permet de connaître l’orientation des différentes forces ainsi créées. Si on suspend une masse de 100 g à 40° et une masse de 50 g à 200°, quelle sera la force équilibrante de ce système? ________ / 4 Réponse : ________________________ 10. Quel serait le poids d’une personne de 75 kg sur la Lune (g = 1,6 m/s2)? Réponse : ________________________ ________ / 2 11. Quelle devrait être l’accélération gravitationnelle d’une planète pour qu’une femme de 50 kg située à sa surface pèse 65 N? Réponse : ________________________ ________ / 2 12. Quelle est la longueur initiale d’un ressort, en centimètres, dont la longueur est de 8 cm une fois étiré? Sa constante de rappel est de 10 N/m et une masse suspendue de 40 g est responsable de son allongement. Réponse : ________________________ ________ / 4 Exercices sur les forces, 1ère partie 4 13. Tu suspends au plafond de ta chambre des haut-parleurs d’une masse de 10 kg chacun. Voici le plan d’installation de l’un d’eux. Quelle est la tension dans le câble? ________ / 4 Réponse : ________________________ 14. Un chariot de 2 kg est maintenu immobile sur un plan incliné grâce à un ressort fixé au sommet du plan incliné. Le ressort est parallèle au plan incliné. Sachant que le plan incliné forme un angle de 25° par rapport à l’horizontale et que la constante de rappel du ressort est de 36 N/m, quel sera l’allongement du ressort, en centimètres, une fois la position d’équilibre atteinte? Réponse : ________________________ ________ / 4 Exercices sur les forces, 1ère partie (Corrigé) 1 Corrigé Exercices sur les forces, 1ère partie Module 3 : Des phénomènes mécaniques Objectif terminal 2 : Les forces 1. a) Force de frottement, résistance de l’air ou traînée b) Poids ou force gravitationnelle 2. a) Poids b) Force de frottement c) Force normale d) Résultante de la force normale et du poids du bloc e) 4,90 N Solution N 90 , 4 m/s 8 , 9 kg 5 , 0 2 1 = × = = = g g g F F g m F F r r r f) 1,68 N Solution N 68 , 1 20 sin m/s 8 , 9 kg 5 , 0 sin sin 1 2 1 1 1 = ° × × = θ = θ = + = r r g r n g r F F mg F F F F F r r r 3. 0,98 N Solution Le système est à l’équilibre, car il n’y a aucune accélération. N 98 , 0 m/s 8 , 9 kg 1 , 0 0 0 2 = × = = = − = = + = T T mg F T F T T F F g g g r r r r r r Exercices sur les forces, 1ère partie (Corrigé) 2 4. 47,78 N à 21,11° Solution ° = ° = 35 à N 30 0 à N 20 2 1 F F r r 2 1 F F Fr r r r + = Schéma vectoriel : Il est possible de déduire un angle dans le triangle d’addition de vecteurs : 180° - 35° = 145° Nous pouvons déterminer la norme de r F r par la loi du cosinus : ( ) ( ) N 78 , 47 cos35 N 30 N 20 2 N 30 N 20 cos 2 2 2 2 1 2 2 2 1 = ° × × × − + = θ − + = r r r F F F F F F F Nous pouvons déterminer l’orientation de r F r par la loi du sinus : ° = θ         ° × = θ         ° = θ θ = ° − − 11 , 21 N 78 , 47 145 sin N 30 sin 145 sin sin sin 145 sin 1 2 1 2 r r r r r r F F F F 5. T1 = 16,86 N et T2 = 24,08 N Solution Le système est à l’équilibre, car il n’y a aucune accélération. g g r F T T T T F F r r r r r r r − = + = + + = 2 1 2 1 0 0 Les angles entre les cordes et le plafond nous renseignent sur les orientations de 1 T r et de 2 T r . Par contre, il n’y aucun lien entre la longueur des cordes et les normes de 1 T r et de 2 T r . En effet, une Exercices sur les forces, 1ère partie (Corrigé) 3 corde courte peut supporter une grande tension et une corde longue peut supporter une faible tension. Voici le schéma représentant l’addition vectorielle g F T T r r r − = + 2 1 : Nous pouvons calculer Fg N 40 , 29 m/s 8 , 9 kg 3 2 = × = = g g g F F mg F Nous pouvons aussi déduire plusieurs angles alterne-interne et complémentaires. Le triangle d’addition vectorielle est en fait un triangle rectangle (55° + 35° = 90°). On peut donc trouver T1 et T2 par le sinus et le cosinus : N 86 , 16 55 cos N 4 , 29 55 cos 55 cos 1 1 1 1 = ° × = ° = = ° T T F T F T g g Exercices sur les forces, 1ère partie (Corrigé) 4 N 08 , 24 55 sin N 4 , 29 55 sin 55 sin 2 2 2 2 = ° × = ° = = ° T T F T F T g g 6. 26,57 N Solution Le système est à l’équilibre, car il n’y a aucune accélération. g g r F T T T T F F r r r r r r r − = + = + + = 2 1 2 1 0 0 Voici le schéma représentant l’addition vectorielle g F T T r r r − = + 2 1 : Nous pouvons calculer Fg. N 40 , 29 m/s 8 , 9 kg uploads/Ingenierie_Lourd/ exercice-forces1-physique.pdf