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LYCEE JULES SAGNA PREMIERE S 1 | P a g e Labo PC SERIE 1 : TRAVAIL ET PUISSANCE

LYCEE JULES SAGNA PREMIERE S 1 | P a g e Labo PC SERIE 1 : TRAVAIL ET PUISSANCE EXERCICE 1 : CONNAISSANCES DU COURS Répondre par vrai ou faux 1°) Le travail d’une force est une grandeur vectorielle. 2°) Le travail d’une force est un scalaire 3°) Le travail d’une force est une grandeur algébrique 4°) Une force parallèle au déplacement ne travaille pas 5°) Le travail du poids est toujours moteur 6°) Le travail des forces de frottement est toujours résistant. EXERCICE 2 : APPLIQUER LA METHODE Le point d’application G d’une force F  est déplacé dans un repère orthonormé (o, i  , j  ).On donne F  = 6 j  .F est exprimée en newton. G est déplacé successivement de A à B, puis de B à C enfin de Cà D. On donne A O  =2i  +4 j  , B O  =-3i  +4 j  ; C O  =2i  +8 j  D O  =-4 j  Les coordonnées des points sont en cm. Calculer le travail effectué par la force sur chaque déplacement. EXERCICE 3 : LE CHEMIN EST – IL – IMPORTANT ? Considérons les schémas suivants : 1°)Calculer le travail de la force sur le trajet AB sachant que : F = 10 N, ℓ = 7,70 cm et α = 30 °. 2°)Calculer le travail de la force sur le trajet AC puis sur le trajet CB. Comparer les résultats obtenus et conclure. EXERCICE 4 : SKIEUR ET SON EQUIPAGE Un skieur et son équipement, de masse m = 80 kg, remonte une pente rectiligne, inclinée d'un angle  = 20°, grâce à un téléski. La force de frottement exercée par la neige sur les skis a la même direction que la vitesse et son sens est opposé au mouvement. Sa valeur est f = 30N. Le téléski tire le skieur et son équipement à vitesse constante sur un distance AB = L = 1500m. 1) Faire l'inventaire des forces qui s'appliquent au système {skieur et équipement} et les représenter sur le schéma. 2) Déterminer le travail du poids du système lors de ce déplacement. 3) Déterminer le travail de la force de frottement lors de ce déplacement. 4) La tension du câble qui tire le système fait un angle  = 60° avec la ligne de plus grande pente. Déterminer le travail de la tension du câble lors de ce déplacement. EXERCICE 5 : SKIEUSE SUR PISTE VERGLACEE Une skieuse est tirée à vitesse constante, par un remonte-pente, sur une piste verglacée rectiligne de longueur L = 300 m, faisant un angle α = 20 ° avec l’horizontale. La tige du remonte-pente fait un angle β = 30 ° avec la direction de la piste. La masse de la skieuse équipée est m = 58 kg. 1 . Etude des différentes forces a. Faire un bilan des forces s’exerçant sur la skieuse et les représenter sur un schéma. La force exercée par la tige est parallèle à sa direction et les frottements sont négligeables. b. Quelle relation existe-t-il entre les forces appliquées à la skieuse ? LYCEE JULES SAGNA PREMIERE S 2 | P a g e Labo PC 2 . Travail des forces : a. Quel est le travail de la résultante des forces ? b. Exprimer le travail de chaque force. c. En déduire la valeur de la force de traction exercée par la tige. Donnée : g = 9,8 N / kg EXERCICE 6 : LE PARAPENTISTE Un parapentiste de masse m = 83 kg s’élance du sommet du TOUSSAOU (vallée d’Ossau) à l’altitude zA = 1437m. Il atterrit à GÈRE-BÉLESTEN à l’altitude zB = 430m. 1. Donner l’expression littérale du travail du poids du corps et calculer sa valeur. 2. Entre ces lieux de départ et d’arrivée, le parapentiste, emporté par un puissant courant ascendant, est passé au-dessus du village d’ASTE-BÉON à l’altitude z C = 1847 m. Cette information change-t-elle le résultat obtenu précédemment EXERCICE 7 : AUTOMOBILE SUR UN PENTE Une automobile de masse m = 1200 kg gravit une côte de pente constante 8% à la vitesse de 90 km/h. le moteur développe une puissance constante P = 30 kW. L’air et les frottements divers qui s’opposent à la progression du véhicule équivalent à une force unique f  , parallèle au vecteur vitesse, de sens opposé et d’intensité f = 260 N. 1) Quel est, pour une montée de durée 1 min : a) Le travail Wm effectué par le moteur (c'est-à-dire le travail de la force motrice développée par le moteur et qui provoque le mouvement du véhicule) ; b) Le travail ) P ( W  développé par le poids du véhicule ; c) Le travail ) f ( W  de la force f  ? Quelle remarque ces résultats numériques vous suggèrent-ils ? 2) Quelles sont les puissances ) P ( P  et ) f ( P  du poids P  et de la force f  ? Données : - une route de pente 8% s’élève de 8 m pour un parcours de 100 m le long de la route ; - intensité de la pesanteur : g = 9,8 N/kg EXERCICE 8 : TRACTION D’UNE CARAVANE PAR UNE AUTOMOBILE Une automobile de masse M = 1200kg tracte à la vitesse v = 60 km/h une caravane de masse 800kg, dans une montée rectiligne de pente 8%. Les forces de frottements diverses, qui s’opposent à l’avancement, équivalent à une force unique, parallèle à la route, de sens contraire à celui du vecteur vitesse, d’intensité constante ; cette force vaut : - Pour la voiture f =100N, - Pour la caravane f = 200N. 1°) Faire le bilan des forces qui s’exercent sur la voiture puis sur la caravane. On notera F l’intensité de la force de traction qu’exerce le moteur et F’ l’intensité de la force avec laquelle le crochet d’attelage tire sur la caravane. et ’ ont la même direction que la ligne de plus grande pente. 2°) En appliquant le principe de l’inertie au véhicule puis à la caravane, calculer les intensités des forces et ‘. 3°) Quelle puissance le force développe – t – elle ? Même question pour la force ‘ que le crochet exerce sur la caravane. 4°) Quelle est la puissance totale des forces résistantes et ‘ ? On prendra g = 10 N.kg-1. EXERCICE 9 : PENDULE SIMPLE Un pendule simple est constitué d'une bille de petite dimension, de masse m = 50g, reliée à un support fixe par un fil inextensible de longueur L = 60,0 cm et de masse négligeable. On écarte ce pendule de sa position d'équilibre d'un angle 0 = 30° et on le lâche sans vitesse initiale. LYCEE JULES SAGNA PREMIERE S 3 | P a g e Labo PC 1) Faire l'inventaire des forces qui s'appliquent à la bille du pendule et les représenter sur un schéma du dispositif. 2) Déterminer l'expression littérale du travail du poids de la bille du pendule entre sa position initiale et une position quelconque repérée par l'angle . 3) Calculer le travail du poids de cette bille entre la position initiale et la position d'équilibre E. 4) Déterminer le travail du poids de la bille entre les positions repérées par 0 et -0. 5) Déterminer le travail de la tension du fil entre deux positions quelconques du pendule. EXERCICE 10 : PENDULE SIMPLE Un pendule est constitué par une bille de très petite dimension de masse m égale à 100 g, fixée à l’extrémité d’ une ficelle de longueur L égale à 1 m. Le pendule oscille dans un plan vertical avec une amplitude maximale d’angle θ0 égal à 40° (voir figure). 1°) Calculer le travail du poids lorsque le pendule passe de A en B, puis de B en C. Quel le travail du poids au cours d’une oscillation complète. 2°) Peut-on écrire que le travail de la tension T du fil sur le trajet AB est égal à W = T.AB ? Pourquoi ? 3°) En un point quelconque de la trajectoire de la bille, calculer la puissance de tension T. Que peut-on alors conclure sur le travail de la tension T entre A et B ? g 9,8,/s2 EXERCICE 11 : MOBILE SUR AUGE CYLINDRIQUE Un mobile de masse M = 100 g glisse sans frottements à l'intérieur d’une auge cylindrique de rayon R = 1 m, d'axe horizontal O. Faire le bilan des forces qui s'appliquent au mobile et calculer leur quand ce dernier glisse de La position  = 30° à la position  = 0. EXERCICE 12 : ECHELLE CONTRE UN MUR Une échelle de longueur L= 4,0 m et de masse m=10kg, considérée comme étant sans épaisseur, est posée à plat sur le sol au pied d'un mur (situation 1). On relève cette échelle et on l'appuie contre le mur de telle façon qu'elle fasse avec celui-ci un uploads/Management/ serie-1-travail-et-puissance.pdf