Exercices

7

Variation du vecteur vitesse

Une voiture freine en ligne droite à l’approche d’un feu de signalisation.

1. Représenter qualitativement les vecteurs vitesses de deux positions successives de la trajectoire.


2. En déduire un tracé du vecteur variation de vitesse.

8

Chute libre

Une goutte de pluie est en chute libre.

◆ Représenter qualitativement l’allure de la chronophotographie de cette chute.

Toutes les études de mouvement des exercices se font dans le référentiel terrestre.

• Intensité de la pesanteur terrestre : $g=$ 9,81 N$\cdot$kg^-1.

4

Mélanger un énoncé

L’énoncé du principe d’inertie a été mélangé.

◆ Remettre les termes suivants dans l’ordre : soit en mouvement, se compensent, rectiligne, en l’absence de forces, uniforme, ou lorsque les forces, un système est, soit immobile

5

Principe d’inertie (1)

Les forces appliquées sur un système se compensent.

◆ Le système peut-il être immobile ? Quel autre mouvement le système peut-il avoir ? Justifier

6

Principe d’inertie (2)

Un glaçon immobile de 30 g est soumis à son poids et à la poussée d’Archimède.

◆ Calculer en newton la valeur de la poussée d’Archimède.

9

Utiliser des chronophotographies

✔ APP : Extraire l’information utile

1. Donner la définition d’une chronophotographie.


2. Décrire les trois mouvements ci-après en précisant à chaque fois le système et un référentiel d’étude.


3. Déterminer dans les cas a., b. et c. si les forces se compensent et justifier.


a.

b.

c.

4. Reprendre la question précédente sur la photo de la balle de tennis en ouverture du chapitre.

Supplément numérique

A

Appliquer la contraposée du principe d’inertie

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire de cours

Un caillou est jeté du haut d’un pont. Il tombe en mouvement rectiligne accéléré.

1. Citer un référentiel pratique pour étudier la chute du caillou.


2. Rappeler la contraposée du principe d’inertie.


3. Que déduire des forces qui s’appliquent sur le caillou ?

10

Appliquer le principe d’inertie

✔ APP : Faire un schéma

On reprend ici la chute du parachutiste vue au chapitre 12. Le système {parachutiste $+$ parachute} est soumis à deux forces qui se compensent dans le référentiel terrestre : le poids et les frottements exercés par l’air.

1. Représenter le système comme un point matériel et dessiner les deux forces qui s’appliquent lors de la chute.


2. Représenter une chronophotographie du mouvement de chute du système. Justifier le schéma établi.

12

Chute libre spatiale ?

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire de cours

La Lune est l’unique satellite naturel de la Terre. On néglige l’attraction de tout astre hormis la Terre.

1. Rappeler la définition d’une chute libre.


2. Dans le référentiel géocentrique, quelle force s’applique sur la Lune ?


3. En déduire que la Lune tombe en chute libre.

11

Relier le vecteur vitesse aux forces

✔ MATH : Le modèle du vecteur en physique

Une caisse glisse sans frottement sur un plan incliné. Voici ci-après la chronophotographie du mouvement.

1. Reproduire le schéma et tracer le vecteur vitesse aux points 3 et 5 sans soucis d’échelle.


2. Quelles sont les forces qui s’appliquent sur la caisse ?


3. Représenter sans souci d’échelle la somme des forces au point 4.


4. Compléter la phrase suivante : la valeur du vecteur vitesse augmente/diminue donc la somme des forces est nulle/non nulle.

13

Skieuse immobile

✔ APP : Extraire l’information utile

Une skieuse avec son équipement est immobile en bas d’une piste de ski.

1. Citer les deux forces qui s’appliquent sur la skieuse.


2. Calculer le poids de la skieuse.


3. Que peut-on dire de la somme des forces appliquées à la skieuse ? Justifier.


4. Donner la valeur de la deuxième force.


5. Représenter ces forces sur un schéma en modélisant la skieuse par un point matériel.

14

Skieuse en descente

✔ APP : Extraire l’information utile

Une skieuse avec son équipement descend un tronçon de piste rouge en mouvement rectiligne uniforme. On néglige les forces de frottement fluide (dues à l’air).

1. Citer les deux forces qui s’exercent sur la skieuse.


2. Donner une relation entre ces forces. Justifier.


3. Représenter ces forces sur un schéma en modélisant la skieuse par un point matériel.

• Masse de la skieuse avec son équipement : $m=$ 85 kg ;
• Intensité de la pesanteur sur la piste : $g=$ 9,81 N$\cdot$kg^-1.

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Skieuse sur le téléski

✔ APP : Extraire l’information utile

Une skieuse prend un remonte-pente en ligne droite pour rejoindre le haut de la piste (schéma ci-dessus). On néglige les forces de frottement fluide.

1. Représenter sans soucis d’échelle les forces qui s’appliquent sur la skieuse.


2. Que dire de la somme des forces lorsque la skieuse accélère ? Et lorsqu’elle est tirée à vitesse constante ?