cahier de travail 1.3

1.3.1 Questions – Problèmes : Le plan incliné
1. Un enfant veut tirer un wagon d’une masse de 5 kg vers le haut
d’une colline dont la pente forme un angle de 8 avec
l’horizontale. Si l’enfant se trouve sur la pente et est immobile,
quel est le coefficient de frottement statique?
2. Une corde exerce une force de 50 N sur une boîte pour la garder
immobile. Si la boîte se trouve sur un plan incliné de 25 et si le
coefficient de frottement statique est de 0,29, calcule la force
normale exercée sur la boîte.
3. Le coefficient de frottement statique entre une boîte de 2 kg et
un plan incliné d’un angle de 28 par rapport à l’horizontale est
de 0,65. Quelle est la force appliquée maximale qui peut être
exercée avant que la boîte commence à se déplacer?
1.3.2 Questions – Problèmes : Le plan incliné
1. Un enfant veut tirer un wagon d’une masse de 5 kg vers le haut
d’une colline dont la pente forme un angle de 8 avec
l’horizontale. Si l’enfant se trouve sur la pente et est immobile,
quel est le coefficient de frottement statique?
2. Une corde exerce une force de 50 N sur une boîte pour la garder
immobile. Si la boîte se trouve sur un plan incliné de 25 et si le
coefficient de frottement statique est de 0,29, calcule la force
normale exercée sur la boîte.
3. Le coefficient de frottement statique entre une boîte de 2 kg et
un plan incliné d’un angle de 28 par rapport à l’horizontale est
de 0,65. Quelle est la force appliquée maximale qui peut être
exercée avant que la boîte commence à se déplacer?
1.3.3.1 Questions – Problèmes dynamiques d’un plan incliné
1. Soit un bloc de 1 kg qui glisse sur une surface sans frottement
ayant une inclinaison de 150. Si, au départ, le bloc est immobile
au sommet du plan incliné et que le plan fait 2 mètres de
longueur, détermine :
a) l’accélération du bloc.
b) la force normale.
c) la vitesse du bloc lorsqu’il atteint la base du plan incliné.
2. On imprime à un bloc, une vitesse initiale de 5 m/s en direction
du sommet d'une pente 20° d'inclinaison dont le coefficient de
frottement dynamique est de 0,16. Quelle distance le bloc
parcourra-t-il avant de s'immobiliser ?
3. D’abord immobile au sommet d’un plan incliné de 300, un bloc de
3 kg met 1,5 s à glisser sur 2 m jusqu’au bas de la pente.
Détermine :
a) l’accélération du bloc.
b) le coefficient de friction.
1.3.3.2 Questions – Problèmes dynamiques d’un plan incliné
1. Un skieur de 50 kg vient de commencer la descente d’une pente
de 30 par rapport à l’horizontale. S’il n’y a pas de frottement,
trouve l’accélération du skieur.
2. Si l’on donne une vitesse initiale de 5 m/s à un disque de bois
glissant sur un plan incliné dont l’inclinaison est de 350 et qu’il
franchit 8 m avant de s’immobiliser, quel est le coefficient de
frottement dynamique entre le disque et la surface?
3. On donne à un bloc une vitesse initiale de 5 m/s en direction du
sommet d’une pente lisse sans frottement de 200 d’inclinaison.
Quelle distance le bloc parcourra-t-il avant de s’immobiliser?
1.3.4 Questions – Système de masses reliées par une corde
1. Soit deux masses reliées par une corde légère montée sur une
poulie sans frottement. Si la surface du plan incliné est sans
frottement et si m1 = 2 kg,
m2 = 6 kg et Ө = 530, détermine :
a) l’accélération des masses.
b) la tension de la corde.
c) la vitesse de chacune des masses après 2 s.
m2
m1
600
2. Soit deux masses reliées par une corde légère montée sur une
poulie sans frottement. La surface du plan incliné est rugueuse.
Lorsque m1 = 3 kg,
m2 = 10 kg et Ө = 600, la masse de 10 kg accélère vers la
base du plan à
un taux de 2 m/s². Détermine :
a) la tension de la corde.
b) le coefficient de frottement entre la masse de 10 kg et le
plan incliné.
m2
m1
600
3. Soit une masse de 2 kg et une masse de 7 kg reliées par une
corde légère montée sur une poulie sans frottement. La surface
des plans inclinés est lisse (sans frottement). Détermine :
a) l’accélération des masses.
b) la tension de la corde.
7 kg
2 kg
350
350
1.3.4.2 Questions – Système de masses reliées par une corde
1. Un bloc de masse m2 posé sur une surface horizontale rugueuse
(μ = 0,1) est relié à une deuxième masse m1 par une corde
légère montée sur une poulie sans frottement. On applique une
force F de100 N, faisant un angle de 200 avec l’horizontale. Si m1
= 5 kg et m2 = 7 kg, détermine :
a) l’accélération des masses.
b) la tension de la corde.
F
200
m2
m1
2. Soit deux masses reliées par une corde légère montée sur une
poulie sans frottement. La surface du plan incliné est rugueuse
et a un coefficient de friction de 0,1. Lorsque m1 = 10 kg, m2 =
2 kg et Ө = 600, la masse de 2 kg accélère vers le sommet.
Détermine :
a) l’accélération des masses.
b) la tension de la corde reliant les deux masses.
m2
m1
600
3. Soit une masse de 2 kg et une masse de 7 kg reliées par une
corde légère montée sur une poulie sans frottement. On suppose
que le système décrit ci-dessous a une accélération de 2 m/s²
lorsque les surfaces sont rugueuses. On suppose également que
les coefficients de friction cinétique entre les blocs et les surfaces
sont identiques. Détermine :
a) le coefficient de frottement.
b) la tension de la corde.
a = 2 m/s²
7 kg
2 kg
350
350