Séquence 6 : Exercices de Mécanique: Notion de forces

Exercice 9

Lorsqu'un ressort est soumis à l'action d'une force F=lN, il s'allonge de O,25mm.

a) Quelle est l'intensité de la force qu'il faut appliquer pour que le ressort s'allonge de 0, 5mm?  0,75mm? 1 mm?

b) Calculer, en cm, l'allongement du ressort quand celui-ci est soumis à une force de 2N, 3N.

c) En utilisant l'échelle: 0,5cm pour l N, représenter le vecteur force de chacune de ces forces.

Exercice 12

Reproduire les figures suivantes, placer G leur centre de gravité et tracer leur vecteur poids

Echelle: l cm pour 0,5N

Exercice 13

Un corps a un poids de 8N. Présenter toutes les forces appliquées sur ce corps lorsque:

a)  Le corps reste en équilibre sur une table

b) Le corps est accroché à un fil

c) Le corps fait une chute libre

Echelle: 1cm pour 2N

Exercice 14

a) Calculer le poids d'un homme de 70kg sur la Terre (on donne g=l0N/kg)

b) Calculer le poids de cet homme lorsqu'il est sur la Lune (gL=1,6Njkg)

c) Que constate-t-on ?

Exercice 15

On considère un corps solide (S), homogène de masse 150g; il est suspendu par un fil à un support fixe (voir figure)A est un point d'attache. (S) est en équilibre.

1) Qu’appelle-t-on poids d’un corps ?

2) Donner le sens et la direction du poids.

3) Quel est l’instrument qui permet de mesurer l’intensité du poids du corps ?

4) Puisque (S) est en équilibre :

   a) Nommer les deux forces qui agissent sur (S).

   b) Donner le sens et la direction de la force exercée par le fil.

5) Donner l’intensité de la force exercée par le fil.

6) Représenter vectoriellement les deux forces qui s’exercent sur (S).

Echelle : 1cm pour 0,75N

On donne g = 10N/kg

1) Quel instrument utilise-t-on pour mesurer la masse d'un corps?

2) Lorsque le corps (B) est suspendu à un dynamomètre, celui-ci indique 4,9N.

  a) Que représente cette valeur 4,9N ?

  b) Ecrire une relation entre le poids et la masse d'un corps.

  c) Calculer l'intensité de la pesanteur du lieu.

3) Sur la Lune où g_L=1,6Njkg

  a) Quelle serait la masse du corps (B) ?

  b) Quelle serait l'intensité du poids du corps (B)?

Exercice 16

Un corps solide (B) a une masse égale à 500g.

Exercice 17

On veut établir une relation entre le poids P et la masse m en un lieu donné.

1) Quels instruments de mesure utilise-t-on pour faire cette expérience?

2) On a pu dresser le tableau de mesure suivant :

a)     Tracer le graphe de la variation du poids en fonction de la masse

         Echelle:        1cm pour 0,5N

                                   1cm pour 50g

b ) Quelle est la nature de la courbe obtenue 1

c) Quelle conclusion peut-on en tirer par le poids et la masse?

d) Ecrire la relation entre le poids et la masse.    ,

e) Quelle est la nouvelle grandeur physique ainsi définie? Déterminer sa valeur en ce lieu

         d'expérience.

f) Pourquoi certains points ne se trouvent pas sur la courbe ?                      

g) Déterminer le poids pour une masse de 250g :                              

         -        Par graphe                                                              

         -        Par calcul     

A° on accroche à un dynamomètre un corps homogène (S) de forme parallélépipédique. Le dynamomètre indique 2,7N

1) Que représente 2,7N.

2) Sachant que g = 10N/kg, quelle est la masse de (S) ?

B° On lance (S) vers le haut d’une hauteur h = 5m

1) Le travail du poids est-il moteur ou résistant

2) Calculer ce travail

3) Représenter le poids de (S) à l’échelle 1cm  0,9H

C° Les corps (S) a pour dimensions :

Longueur L = 20cm ; largeur l = 5cm  et h = 3cm

1) Calculer la masse volumique de (S)

 (S) coupe ou flotte-il  sur l’eau a^eau =g/cm³

2) On place sur (S) une masse m, jusqu’à obtenir l’équilibre représenté par le schéma ci-dessus

a) Calculer l’intensité de la poussée d’Archimède

b) Calculer m     g = 10N/kg

POUSSEE D’ARCHIMEDE
Exercice 18

Répondre aux questions:

a) Enoncer le théorème d'Archimède sur un corps plongé pans un liquide.

b) Donner les caractéristiques de la poussée d'Archimède.

c) Donner deux formules qui-permettent de calculer l'intensité de la poussée d'Archimède.

d) Donner la condition d'équilibre (condition de flottaison) d'un corps flottant dans un liquide.

Exercice 19

Compléter les pointillées:

a) La poussée d'Archimède est une          ………………….Son intensité, qui est exprimée en …….       , est égale au …………  du liquide ……………… son point d'application est appelé …………….         .

b) Le point d'application de la poussée d'Archimède est noté par la lettre ………….Il est le centre de

gravité du …………..   si le corps est totalement immergé.

La poussée d'Archimède dépend seulement de …………………       et ……………………

Exercice 20

Un corps (S) est complètement accroché à un dynamomètre. Lorsque (S) est dans le vide, le dynamomètre indique 4N.

Lorsque (S) est plongé dans un liquide, le dynamomètre indique,2,5N. .

 1) Faire le schéma montant les 2 expériences

 2) Que représentent les valeurs indiquées par le dynamomètre?

 3) Calculer la masse de ce corps

 4) En déduire les caractéristiques de la poussée d’Archimède exercée sur ce corps.

 5) Représenter le vecteur force de cette poussée d'Archimède.

Echelle: lcm pour lN                     g = 10N/kg

Exercice 21

On considère les cas des figures suivantes :

1) Fig 1: a) quelle grandeur physique mesure-t-on ?

              b) donner la masse du corps (A)

2) Fig 2: a) donner l'intensité du poids d'alcool déplacé par (A)

              b) Calculer le volume de l’alcool déplacé

On donne: g =10N/kg

                 P_alcool = 750kg/m³

                P_eau = 1000kg/m³

Exercice 22

On plonge dans l'eau un glaçon de forme cubique de masse 60g.

1) Comment doit être la valeur de la masse volumique du glaçon pour qu'il flotte sur l'eau?

2) Le glaçon est en équilibre à la surface de l'eau. Comparer l'intensité de la poussée d'Archimède qu'il subit à celle de son poids.

3) Quel est J'énoncé d'Archimède sur un objet plongé dans un liquide?

4) Représenter les forces exercées sur le cube à l'échelle: 1 cm pour 0,2N.

         On donne g =10N/kg; Peau = 19/cm3

Exemple : On réalise l’expérience suivant :

1) Calculer la masse de solide (S)

2) Calculer l’intensité de la poussée d’Archimède exercée par le liquide sur (S)

3) Calculer le volume de (S)

4) Calculer le volume du liquide initial

5) Calculer la masse volumique de (S)

g = 10N/kg

             c) calculer la densité du corps CA) par rapport à J'eau
3) Fig 3: a) calculer la masse du liquide (L) déplacé par (A)

               b) donner la masse volumique du liquide(L)

4) Fig 4: donner la valeur indiquée par ie dynamomètre.

Exercice 23

Un morceau de glaçon, de masse 450g, flotte sur l'eau.

1) Comparer la masse volumique du glaçon à celle de J'eau.               -

2) Nommer les deux forces auxquelles est soumis ce glaçon.             

3) Calculer J'intensité de la force subie par le glaçon et exercée par l'eau.     

4) Déterminer le volume Vi de la partie immergée du glaçon.       

         On donne Peau = 19g/cm3 ; g=10N/kg                        ...                .

Exercice 24  .        ,         

La masse et le volume de chacun des corps A, 8, et C sont donnés dans le tableau suivant          

1) Calculer, en g/cm³ la masse volumique de chacun de ces corps.

2) Lequel de ces trois corps flotte sur l'eau? Pourquoi?

3) Pour deux de ces corps, la poussée d'Archimède est la même. Quels sont ces corps ? Justifier  la  réponse
réponse.

Le corps C a la forme d'un cube de 5cm d'arête.

4) Calculer en cm- le volume d'eau déplacée par le corps C.

5) En déduire la hauteur de la partie immergée.

         On donne g=10N/kg; Peau = 19g/cm³       .        •

Exercice 29

Un morceau de savon a pour masse 350g. Il tombe d'une hauteur de 4m.

1) A quelle force est-il soumis? .,

2) Quelles sont les caractéristiques de cette force?

3) Calculer le travail effectué par son poids.

4) Ce travail est-il moteur ou résistant? Pourquoi?

5) La chute a duré 1s. Déterminer la puissance correspondante. (g=10N/kg)

TRAVAIL ET PUISSANCE
Exercice 25

Le point d'application d'une force horizontale de 100N se déplace horizontalement sur une distance de 15m.Calculer le travail effectué par cette force.

Exercice 26

Ikoto déplace une charge de 100N d'une distance de 25m et son frère Naivo une charge de 40N sur 45m.
Qui a travaillé le plus?

Exercice 27

Un treuil exerce une force de 1500N pour déplacer une charge. Il fournit un travail de 30000J. Sur quelle distance cette charge est-elle déplacée?

Exercice 28

Un dynamomètre placé entre la locomotive et le premier wagon du train qu'elle tire 'indique 8.10⁴N. Si le
train roule à la vitesse de 10Bkmjh, quelle est la puissance développée par cette locomotive (en W et en
kW) ?

Exercice 30

Un bœuf exerce une force de 8ON pour tirer horizontalement une charrette. Il se déplace à la vitesse constante de 18km/h.       .

1) Calculer la puissance mise en jeu par le bœuf.           .

2) Evaluer, en J et en kWh, le travail effectué sur un parcours de 27km.

Exercice 31

Pendant la construction d'un mur, une brique est lâchée des mains du maçon et tombe d'une hauteur de 6m. Elle a une masse de 2kg.

1)  a) Calculer l'intensité du poids de la brique (g=9,8N/kg)

     b) Représenter le poids de la brique pendant la chute (échelle: l cm pour 9,8N)

     c) Sur le sol, le poids de la brique existe-t-il encore?

2)  a) Calculer le travail effectué par ce poids lors de la chute. Peut-on qualifier ce travail de moteur ou de résistant? Justifier votre réponse.

     b) Sur le sol, le poids de la brique continue-t-il à effectuer du travail? Justifier votre réponse.

3) La brique touche le sol après 1,1s. Calculer la puissance de son poids pendant la chute.

4) Un manœuvre relance la brique la brique jusqu'au sommet du mur de 6m. Quel est alors le travail du poids de la brique? Est-il moteur ou résistant?