Exercices dynamique du solide 1/3

NOM:
Prénom
CLASSE:
Sciences
Dynamique du solide
Dynamique du solide en translation
Exercice 1
Calculer les valeurs des accélérations dans les cas suivants :
a. Une balle de tennis de masse 60 g frappée par une raquette avec une force de valeur F = 140
N.
b. Une boule de pétanque de masse m = 650 g tombant en chute libre (g = 10 N.kg-1).
c. Une moto de 250 kg sur laquelle s’exerce une force horizontale de valeur 1 200 N.
Exercice 2
Une voiture de 800 kg démarre sur une route horizontale. Le moteur exerce une force
motrice de 400 N.
a. Calculer l'accélération.
b. Calculer la vitesse au bout de 10 secondes.
c. Calculer la distance parcourue.
d. Calculer le temps mis pour parcourir 500 m.
e. Sachant que les forces de frottements sont parallèles et opposées au déplacement, d'intensité
50 N, calculer la nouvelle accélération.
Exercice 3
Une voiture de 1 tonne démarre et est animée d'un mouvement rectiligne uniformément
accéléré, d'accélération a = 1,5m/s².
a. Calculer la force motrice.
b. Calculer le temps mis pour parcourir 1 000 m, départ arrêté
c. Calculer la vitesse atteinte au bout de 100 m.
Exercice 4
Un ascenseur de masse totale 1 800 kg s'élève d'une hauteur h entre le rez de chaussée et un
étage élevé d'une tour.
a. La montée comporte 3 phases. Durant 2,5 s, le mouvement est uniformément accéléré. Les 6
secondes suivantes, le mouvement est uniforme sur une distance de 42 m. Enfin, le mouvement
est uniformément retardé durant 4 s jusqu'à l'arrêt.
Déterminer la hauteur h. On prendra g = 10 m/s²
b. Calculer l'intensité de la tension exercée par le câble au cours de chacune des phases.
c) Calculer la puissance développée par cette force sur la deuxième phase. En déduire le travail de la
force.
Exercices dynamique du solide
1/3
NOM:
Prénom
CLASSE:
Sciences
Dynamique du solide
Dynamique du solide en rotation
Exercice 1
Calculer le moment d’inertie :
a. d’un cylindre homogène de masse 800 g et de rayon 6 cm ;
b. d’une jante de vélo de masse 400 g et de diamètre 68 cm.
Exercice 2
Le moteur électrique d'une perceuse a un couple de démarrage de 0,1 N.m. La vitesse de
rotation en régime permanent est de 3 000 tr/min. Le moment d'inertie des parties tournantes
est égal à 10-4 kg.m².
a) Déterminer l'accélération angulaire
b) Combien de temps faut-il au forêt pour atteindre la vitesse de régime permanent.
c) Combien de tours le forêt aura t-il effectué ?
Exercice 3
-4
Une perceuse dont le moment d'inertie J = 2,5.10 kg.m² a un couple moteur M = 0,2 N.m.
1) Quelle est l'accélération angulaire prise par la mèche de la perceuse ?
2) Combien de temps mettra-t-elle pour atteindre sa fréquence de rotation de régime N = 4
200 tours par minute ?
3) Combien de tours le forêt aura t-il effectué ?
4) On perce une plaque d'acier. Le moment des forces de frottements est de 0,205 N.m
a. Calculer la décélération angulaire
b. On perce pendant 2 secondes, quelle est la nouvelle fréquence de rotation.
Exercice 4
La masse d'un volant est de 1 960 kg et sa masse peut être considérée comme répartie sur une
circonférence de rayon 50 cm.
Il tourne à 1 200 tr/min.
a) Calculer son moment d'inertie J.
b) à 40 cm de l'axe, on applique une force de freinage, d'intensité 100 N, tangente à la
circonférence, centrée sur l'axe. Après combien de temps le volant s'immobilise t-il ?
c) Après combien de tours le volant s'immobilise t-il ?
Exercice 5
Un rotor de moteur a une masse volumique de
7 400 kg.m3.
a) Calculer la masse du rotor au décagramme près.
b) Calculer son moment d’inertie J.
c) Il tourne à la vitesse angulaire de 3 000 tr.min-1.
L’alimentation est coupée. Déterminer
l’accélération angulaire du rotor lors du freinage,
sachant que le couple des forces de frottement a
une valeur de – 5 N.m.
d) Combien de temps faut-il au rotor pour s’arrêter?
Exercices dynamique du solide
2/3
NOM:
Prénom
CLASSE:
Exercice 6
Un tachymètre mesure la fréquence de
rotation du rotor d’un moteur lors de son
démarrage.
Les résultats obtenus sont représentés
dans un graphique (graphique simplifié).
a) Déterminer la vitesse angulaire
maximale atteinte par le rotor.
b) Quelle est la durée de la phase
d’accélération du rotor ?
Déterminer graphiquement la valeur 
de l’accélération.
c) Le moment du couple moteur des
forces électromagnétiques appliquées sur
le rotor est M = 44 N.m.
Calculer le moment d’inertie du rotor.
d) On fixe sur l’arbre moteur un volant d’inertie en forme de jante, de masse 40 kg et de
diamètre 80 cm.
Déterminer le moment d’inertie de la « chaîne cinématique » ainsi constituée (les moments
d’inertie s’additionnent).
e) En déduire la nouvelle valeur de l’accélération angulaire du rotor au démarrage.
Exercice 7
Un câble d’acier assure le sciage de la pierre ; il est entraîné par un moteur solidaire d’un
volant d’inertie de rayon 1,5 m et de masse 140 kg (en forme de jante).
Lorsqu’il n’est plus solidaire de l’arbre moteur, ce volant est freiné par deux patins
diamétralement opposés : ils exercent sur la jante un couple de forces tangentes à la jante et
de valeur F = F’ = 20 daN.
a) Calculer le moment d’inertie du volant.
b) Déterminer le moment du couple de forces qui s’exercent sur la jante. Quel est son signe ?
Pourquoi ?
c) Appliquer le principe de la dynamique de rotation et déterminer la valeur de l’accélération
angulaire du volant.
Pourquoi est-elle négative ?
Exercices dynamique du solide
3/3