Devoir de physique 3 de première scientifique :
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DEVOIR DE PHYSIQUE 3 DE PREMIERE SCIENTIFIQUE Forces et lois de Newton – durée du devoir 1h QUESTIONS DE COURS : 3,5 pts 1. Les schémas ci-après représentent trois situations pour lesquelles les frottements et la poussée d’Archimède exercée par l’air sont négligés. Représenter les forces s’exerçant sur le solide S sans respecter d’échelle, leur donner un nom adéquat et indiquer s’il s’agit d’actions à distance ou de contact. 2pts I- IIliège S eau 2. Sur le schéma ci-après figure un solide S glisse avec frottements sur un plan incliné. sens du mouvement a. Faire le bilan des forces macroscopiques appliquées au solide. La résistance de l’air et la poussée d’Archimède exercée par l’air seront négligées. 0,5pt b. Représenter les forces sans respecter d’échelles (vous décomposerez la réaction du plan incliné en sa composante tangentielle et en sa composante normale). 0,5pt c. Entourer en rouge la force qui modélise le frottement. 0,5pt EXERCICE 1 : ARCHEOLOGIE SOUS-MARINE ? (5 pts) y Une pierre, de masse m = 10 kg, suspendue à l’extrémité inférieure d’un câble est immergée dans l’eau. Elle est immobile. La masse volumique de la pierre est µpierre= 2,7x103 kg.m-3. a. Montrer que le volume de la pierre est égal à 3,7x10 –3 m3. 0,5pt x b. Faire l’inventaire des forces qui s’exercent sur la pierre (3 forces). Les représenter sur le schéma. 1,5pt c. Déterminer les caractéristiques de la poussée d’Archimède FA exercée sur la pierre. 1,5pt d. Déterminer, par une méthode analytique, la valeur de la tension T du fil qui soutient la pierre. 1,5pt Données : Masse volumique de l’eau : µeau = 1 000 kg.m-3 Intensité de la pesanteur : g = 10 N.kg-1 EXERCICE 2 : BOITE D’ALLUMETTE (6 pts) y Une boîte d’allumettes de masse 50 g est posée sur un plan incliné d’un angle de 35° avec l’horizontale. Elle reste immobile. L’intensité de la pesanteur est : g = 10 N.kg-1 1. Faire l’inventaire des forces s’exerçant sur la boîte d’allumette. On fera apparaître dans ce bilan les deux composantes de la force exercées par le plan incliné.1pt x 2. Faire un schéma simplifié, représentant toutes les forces avec la même origine. Déterminer les coordonnées de ces forces dans le repère indiqué sur le schéma. 2,5pts 3. Quelles relations lient ces composantes ? Justifier. 0,5pt 4. Déterminer la valeur Rn de la réaction normale et la valeur Rt de la réaction tangentielle du plan incliné. 2 pts EXERCICE 3 : Lois de Newton : 5,5 pts Un mobile sur coussin d’air, attaché à un ressort dont une extrémité est fixe, est lancé sur une table horizontale. 1) Le solide est-il pseudo-isolé ? Justifier à l’aide d’une loi de Newton. 1pt 2) Calculer les vitesses V8 et V10 du point G lorsqu’il se trouve aux points M8 et M10. 2 pts 3) Construire au point M9, le vecteur variation de vitesse ΔV9 = V10 – V8 lorsque G est en M9. On prendra l’échelle 1 cm pour 0,05 m.s-1. 1,5pt 4) On admet que la résultante des forces exercées sur le mobile se confond alors avec la tension du ressort T. En déduire le sens et la direction de la tension du ressort lorsque le point G est en M9. Justifier. 1pt ECHELLE : 1/1
