Série 3 : MCU

3ème OC
Collège CALVIN
OPTION COMPLÉMENTAIRE DE PHYSIQUE
Série 3 : MCU
Exercice 1
a) Combien de temps faut-il à un avion volant horizontalement à la vitesse constante de 110 [m/s]
pour décrire un cercle de 2850 [m] de rayon ?
b) Quelle accélération centripète subit-il ?
Rép. : (a) 162,8 [s] ; (b) 4,25 [m/s2].
Exercice 2
Déterminez la vitesse et l’accélération centripète due au mouvement diurne de la Terre pour un point
situé :
a) sur l’équateur ;
b) à Paris (latitude de Paris : 48°55´). (Rem : 1° se divise en 60´ ( ´ : minute ) d’arc).
Rép. : (a) 465,4 [m/s] et 0,034 [m/s2] ; (b) 305,8 [m/s] et 0,022 [m/s2].
Exercice 3
On fait tourner selon un plan horizontal un caillou de 12 grammes attaché au bout d’une ficelle de
10 [cm]. Il fait un tour en 0,5 [s].
a) Quelle est la tension de la corde ?
b) Si la vitesse double, la tension double-t-elle ? Si non, de quel facteur varie-t-elle ?
Rép. : (a) 0,19 [N] ; (b) ...
Exercice 4
Un avion modèle réduit de 0,75 [kg] en vol circulaire horizontal à la vitesse de 28 [m/s] est retenu par
un fil qui supporte une tension maximum de 180 [N].
Quel doit être au moins le rayon du cercle sur lequel on peut le faire évoluer ?
Rép. : 3,27 [m].
Exercice 5
Les pales de l’hélice d’un hélicoptère ont 7,5 [m] de rayon et tournent à 315 tours par minute.
a) Quelle est la vitesse périphérique à leur extrémité ?
b) Quelle est l’accélération centripète de cette extrémité ? (Exprimez-la en multiple de g).
Rép. : (a) 248 [m/s] ; (b) 836·g .
Exercice 6
En vous rapportant au pendule conique de l’exemple 4 du cours (page 7), déterminez la force de
tension de la corde et l’angle qu’elle forme avec la verticale dans le cas où m = 12 [kg], L = 1,16 [m]
et T = 2,1 [s].
Rép. : 125 [N] ; 19,1°.
Suite au verso !
Exercice 7
Un virage relevé d’une autoroute a un rayon de 150 [m] et est conçu pour des véhicules se déplaçant à
65 [km/h] (à cette vitesse la force qui résulte du frottement transverse entre les pneus et la chaussée est
censée être nulle).
À quel angle a-t-on relevé ce virage ?
Rép. : 12,5°.
Exercice 8
Un avion décrit un cercle horizontal en volant à une vitesse de 480 [km/h].
Si les ailes forment un angle d’inclinaison de 40° par rapport à l’horizontale, quel est le rayon du
cercle qu’il parcourt ? (Supposez que la force requise provient entièrement d’une « portance aérodynamique » perpendiculaire à la surface des ailes)
Rép. : 2,2 [km].
Exercice 9
Le Soleil est à une distance d’environ 30 000 [AL] ([Années Lumière]) du centre de la galaxie autour
duquel il tourne avec une vitesse de 250 [km/s].
Déterminez :
a) la vitesse périphérique et l’accélération centripète du Soleil ;
b) la force nécessaire pour le retenir sur sa trajectoire.
Rép. : (a) 2,5·10 5 [m/s] et 2,20·10 -10 [m/s2] ; (b) 4,4·10 20[N].
Exercice 10
On veut mettre sur orbite autour de la Terre un satellite artificiel à l'altitude de 400 [km].
a) Quelle vitesse orbitale faut-il lui donner ?
b) Quelle est alors sa période de révolution ?
Rép. : (a) 7,65·10 3 [m/s] ; (b) 1 [h] 33 [min].
Exercice 11
Un satellite géostationnaire se trouve sur une orbite telle qu'il paraît toujours immobile pour un
observateur terrestre. Son orbite est circulaire.
a) Dans quel plan l’orbite se situe-t-elle, et dans quel sens le satellite se déplace-t-il sur celle-ci ?
b) Calculer le rayon de l'orbite ainsi que la vitesse orbitale.
Rép. : (b) 42 200 [km] ; 3,07·10 3 [m/s].