Mouvements et forces - Spécialité
Expression approchée de la deuxième loi de Newton
Exercice 1 : Force et variations de vitesse : tableau à double entrées
Un point de masse \( m \) est en mouvement rectiligne dans un seul sens, dans diverses situations. La norme de sa vitesse passe de \( v_{i} \) à \( v_{f} \) en une durée \( Δt \). Il subit une unique force \(\overrightarrow{F}\) de norme F.
Compléter le tableau suivant : On donnera la réponse sous la forme la plus simple possible.Exercice 2 : Vol en montgolfière : calcul des forces et poussée d’Archimède
Dans le cas général, une montgolfière décolle lorsque la poussée d’archimède, une force dirigée verticalement vers le haut, est plus grande que son poids.
La norme de cette poussée \(F_A\) se calcule à partir du volume d’air déplacé par la montgolfière : \(F_A = \rho_{air} \times V \times g\).
On s'intéresse à une montgolfière de volume \(V= 232 m^{3}\) et de masse totale \(m = 322 kg\).
Dans tout l’exercice on suppose que la montgolfière n’est soumise qu’à la poussée d’Archimède et à son poids.
Les mouvements sont étudiés dans le référentiel terrestre, supposé galiléen.
- Accélération normale de la pesanteur : \(g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2}\).
- Masse volumique de l'air : \( \rho_{air}= 1,22 kg\mathord{\cdot}m^{-3}\)
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On représente le système sur un schéma.
En partant du marqueur rouge, tracer la résultante des forces qu'il subit.On arrondira à \(300N\) près et on prendra 1 carreau pour \(300N\).
À \( t_{0} \), la montgolfière est en alitude et a une vitesse nulle.
En utilisant la deuxième loi de Newton, déterminer la norme de la vitesse de la montgolfière à \( t= 5 s \).On donnera la réponse en \(m \mathord{\cdot} s^{-1}\) avec 3 chiffres significatifs.
Exercice 3 : Freinage d'une voiture : Force et mouvement en décélération.
Une voiture 1 de masse \( m_{1} = 0,8 t \) se déplace à une vitesse \( v = 100 km/h \).
Pendant tout le freinage le mouvement de la voiture 1 est supposé rectiligne et tout se passe comme si la
voiture 1
n'était soumise qu'à une force de freinage \( \overrightarrow{F} \), de norme \( F_{1} = 8,3 kN \)
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs suivi de l'unité qui convient.
Une voiture 2 de masse \(m_{2}\) égale à \( 1,3 m_{1} \). Elle se déplace à la même vitesse que la voiture 1. On souhaite que la durée de freinage de la voiture 2 soit la même que pour la voiture 1.
Exprimer la norme de la force de freinage \( F2 \) nécessaire pour un arrêt total de la voiture 2, uniquement en fonction de \( F1 \).Exercice 4 : L'homme-canon : Force, Vitesse lors d'un propulsion
On étudie l'accélération d'un homme-canon dans le référentiel terrestre, supposé galiléen.
Lors de la propulsion, un homme-canon de masse \(m = 73,0 kg\) est soumis, en plus de son poids,
à une force de propulsion verticale vers le haut, supposée constante, \(F = 5,60 kN\).
On considère que l'accélération normale de la pesanteur est : \(g = 9,807 m\mathord{\cdot}s^{-2}\).
On représente l'homme-canon sur le schéma ci-dessous.
On prendra 1 carreau pour 500 Newtons et on arrondira au carreau le plus proche.
On donnera la réponse avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Avant la propulsion, l'homme-canon est immobile.
La phase d’accélération dure \(Δt = 420 ms\).
On utilisera la valeur exacte et non arrondie de \(\frac{Δ\overrightarrow{v}}{Δt}\) pour réaliser le calcul.
On donnera la réponse avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Exercice 5 : Force et variations de vitesse : tableau à double entrées
Un point de masse \( m \) est en mouvement rectiligne dans un seul sens, dans diverses situations. La norme de sa vitesse passe de \( v_{i} \) à \( v_{f} \) en une durée \( Δt \). Il subit une unique force \(\overrightarrow{F}\) de norme F.
Compléter le tableau suivant : On donnera la réponse sous la forme la plus simple possible.