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Exercices supplémentaires de Physique
(4ème Sc. 5h)
1. Un astéroïde file droit vers la Terre avec une vitesse constante de 25 200 km/h. Au
moment où ce dernier se trouve à 30 000 km de la Terre, la NASA envoie son arme
secrète : un puissant missile lancé à la vitesse de 28 800 km/h, espérant ainsi le pulvériser
pour que les débris se consument dans l'atmosphère, telles des étoiles filantes. Combien de
temps devrons-nous attendre pour voir exploser l'astéroïde et à quelle distance de la Terre
se trouvera-t-il au moment fatidique ?
(Rép : t = 2000 s = 33 min ; x = 16 km)
2. Une voiture de 900 kg se trouve sur une route inclinée à 7° par rapport à l'horizontale.
a) Calculez la force exercée par les freins pour maintenir la voiture au repos et la force de
réaction au sol ;
b) Calculez la force développée par le moteur pour maintenir la vitesse de la voiture à 90
km/h tout au long de la montée si le coefficient de frottement équivaut à 5 % du poids
du véhicule.
c) Calculez le travail effectué par le moteur et par les forces de frottements sur une
distance de 500 m puis donnez-en la nature en fonction du signe.
d) Déterminez la puissance développée par le moteur pendant la montée.
(Rép : a) Ffr = 1 076 N ; N = 8 763 N ; b) Fmot = 1 517 N ; c) Wmot = 758 717 J (moteur);
Wfr = – 538 000 J (résistant) ; P = 38 kW = 50 CV)
3. La même voiture qu’à l’exercice précédent démarre en bas de la même côte et accélère
pour arriver 500 m plus loin. Le coefficient de frottement dynamique est aussi de 5 %. Si
la force supplémentaire développée par le moteur est de 2 417 N, quelle est
l’accélération du véhicule ainsi que sa vitesse au sommet ? Déterminez le travail et la
puissance développés par le moteur du véhicule.
(Rép : a = 1 m/s² ; v = 31,6 m/s = 114 km/h ; W = 1 208 500 J ; P = 38,2 kW = 50 CV)
4. Une voiture de 90 CV (66 200 W) monte la côte de Cheratte longue de 1 km pendant 35 s.
Calculez le travail et la force exercés par le moteur pendant cette montée.
(Rép : W = 2 317 000 J ; F = 2 317 N)
5. Un piquet de 1,5 m est enfoncé dans une prairie au moyen d'un gros marteau de 5 kg. La
vitesse du marteau étant de 4 m/s au moment d'atteindre le piquet, calculez la profondeur
avec laquelle il s'enfonce si la force exercée dessus est de 400 N. Combien de fois faudrat-il taper dessus pour qu'il s'enfonce entièrement ?
(Rép : x = 10 cm donc 15 fois pour l’enfoncer totalement)
6. a) Pour tester la solidité des voitures, les constructeurs leur font subir toute une série de
tests avant de les commercialiser. S'il n'est en général pas courant de faire tomber une
voiture d'une hauteur de 15 m, à quelle vitesse doit-on "lancer" la voiture contre un mur
pour qu'elle y subisse les mêmes dommages ?
b) Dans la perspective où la voiture est tout de même lâchée d'une hauteur de 15 m,
calculez le temps pour qu'elle touche le sol et la vitesse au moment de l'impact.
(Rép : a) v = 17,15 m/s = 62 km/h ; b) t = 1,75 s et v = 17,15 m/s)
7. Une formule 1 peut atteindre une vitesse de 324 km/h en ligne droite en développant une
puissance de 220 kW. En considérant en première approximation que les frottements sont
faibles, calculer la force développée par le moteur.
(Rép : F = 2 444 N)