Théorème de l’énergie cinétique

Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques - Physique-Chimie Spécialité

Exercice 1 : Calculer la force de poussée exercée sur une voiture (m, déplacement, v_acquise)

Un garagiste pousse une voiture de \(1,06 t\) en lui appliquant une force horizontale constante. Au terme d’un déplacement de \(22,0 m\), la voiture a acquis une vitesse de \(9,40 km\mathord{\cdot}h^{-1}\). On se place dans le référentiel terrestre et on néglige les frottements.

Calculer la norme de la force exercée par le garagiste.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 2 : Calculer la vitesse finale d'un skieur sur un plan incliné (m, v_initiale, L piste, alpha)

On considère que les frottements sont négligeables dans l'ensemble de l'exercice.
Un skieur descend une piste rectiligne, inclinée d’un angle \( \alpha \) avec l’horizontale.
La piste commence en \( A \) et se termine en \( B \).

Données
  • - Accélération de la pesanteur : \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \)
  • - Masse du skieur : \( m = 70,0 kg \)
  • - Vitesse initiale du skieur : \( V_I = 2,30 \times 10^{1} km\mathord{\cdot}h^{-1} \)
  • - Longueur de la piste : \( L = 310 m \)
  • - Angle de la piste : \( \alpha = 13,5 ° \)


Sans souci d’échelle, représenter sur la figure les forces agissant sur le skieur en \( A \).
Calculer le travail \( W_{AB} \) total des forces s’exerçant sur le skieur entre le point \( A \) et le point \( B \).

On donnera la réponses avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
En appliquant le théorème de l’énergie cinétique, déterminer la vitesse finale \( V_F \) du skieur en bas de la piste.

On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs en \( m \mathord{\cdot} s^{-1} \) et suivie de l'unité qui convient.

Exercice 3 : Calculer une force de freinage d'une voiture (donnée : m, v_initiale, distance d'arrêt)

Une voiture d'une masse de \( 0,8 t \) roule à \( 134 km\mathord{\cdot}h^{-1} \) sur une ligne droite horizontale. Soudain, à partir d'un point A, elle freine jusqu'à un point B où elle s'immobilise totalement.

Calculer l'énergie cinétique au point A.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
La distance d'arrêt AB vaut \( 634 m \).

Déterminer la force de freinage sachant que celle-ci est une force constante.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 4 : Calculer la force de frottement pour s'arrêter sur une voie de détresse avec Théorème de l'E_c (m, v_initiale, distance)

Une voie de détresse le long d’une autoroute sert à arrêter des véhicules qui subiraient une panne de freins.
Elle est recouverte d’une épaisse couche de gravier.
On étudie une voie de détresse horizontale.

Calculer la norme de la force de frottement que le gravier doit exercer sur un camion de masse \(m = 27,0 t \) lancé à \(v = 123 km/h\) pour l’arrêter en \(105 m\).
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 5 : Calculer la force de poussée exercée sur une voiture (m, déplacement, v_acquise)

Un garagiste pousse une voiture de \(1,06 t\) en lui appliquant une force horizontale constante. Au terme d’un déplacement de \(25,0 m\), la voiture a acquis une vitesse de \(9,80 km\mathord{\cdot}h^{-1}\). On se place dans le référentiel terrestre et on néglige les frottements.

Calculer la norme de la force exercée par le garagiste.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
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