TRAVAUX DIRIGES SUR TRAVAIL ET PUISSANCE D’UNE FORCE Situation1 : Système en mouvement de rotation Le système en mouvement de rotation est une barre, de poids négligeable, tournant autour d’un axe ( ∆ ) passant par O et soumise à un ensemble de couples de forces orthogonales à l’axe. Ces forces ont toutes la même intensité F=10N. On donne AB = OB = OC = CD = 10 Cm. O 𝐹⃗ Dans le temps ancien les esclaves égyptiens préfèrent le tract en ligne droite pour tracter à vitesse constante les blocs massifs de point de fabrication au point d’utilisation pur l’édification des pyramides. Elle utilise le déplacement d’une caisse le long de deux tracts pour expliquer ce choix. Schéma montrant les deux trajets θ α C α A Situation 2 : Déplacement d’une caisse le long de deux tracts B D M’ α E F Il s’agit d’un jouet de mase m = 200g qui se déplace sur une piste de jeu ABCDEF. BD est une portion de courbe de centre o et de rayon r = 0,5m. DE est rectiligne de longueur l = 2m et inclinée d’un angle α = 30° avec l’horizontale. EF est rectiligne et horizontale de longueur d =1,5m. Le jouet gravite la pente AB de cette piste á vitesse constante v = 2m.s-1 et la force exercée par le moteur de jouet est 𝐹⃗ ; cette force s’exerce seulement sur la partie AB de longueur AB = l = 1m. On donne g = 10N.kg-1 et θ = 60°. Les forces de frottement de l’air existent seulement sur la partie DE. Elles sont parallèles à DE et équivalent à une force 𝑓⃗ d’intensité f = 5N. Tâche : Expliquer les faits I1-1- Indiquer les couples de forces exercées sur la barre AD du système. 1-2- Déterminer, en vous appuyant sur des calculs, le sens de rotation de la barre AD. 1-3- Déterminer les caractéristiques d’une force verticale à appliquer en A à la barre pour la maintenir en équilibre horizontal. II- Trajet 1 : ABCD Trajet2 : trajet en ligne droite AD Durée du trajet 2 : t= 10min La caisse est tractée de A vers D avec une force 𝐹⃗ parallèle au déplacement d’intensité constante F=50N La caisse se déplace à vitesse constante sur chaque trajet Masse de la caisse :m=40kg Intensité de la pesanteur : g=10N/kg Autres données : H=3m ; h=1m ; AD=17,2m ; AB=6m ; BC=2,8m ; CD=10m Situation3 : Déplacement d’un jouet sur une piste de jeu ⃗⃗⃗⃗de la caisse et de la force 𝐹⃗ de A à D suivant le trajet 1 2.1-Calculer le travail du poids 𝑃 2.2- Déterminer le travail du poids 𝑃⃗⃗ de la caisse et de la force 𝐹⃗ de A à D suivant le trajet 2 puis justifier le choix des esclaves égyptiens. ⃗⃗⃗⃗ et 𝐹⃗ 2.3- Déterminer sur le trajet 2 les puissances moyennes des forces 𝑃 III3.1- Enoncer le principe de l’inertie. 3.2- Déterminer le travail de toutes les forces qui s’exercent sur le jouet au cours de son déplacement sur AB, BC, BM’, DE et EF. 3.3- Déterminer l’intensité de la force 𝐹⃗ exercée par le moteur de la voiture et la puissance déployée par le moteur de la voiture.
