Solutionnaire A

1
PHY-5043-2
FORCE et ÉNERGIE
Solutionnaire
Centre L’Envol
Joliette
2
PHY-5043-3
(SOLUTIONNAIRE)
1.
2.
a)
Le poids diminue… du centre de la terre
b)
Si un objet… il y a toujours une force…
c)
Le poids…sera différent…
d)
La valeur de G est constante et ne peut changer…
e)
Plus … est petit plus il y a …ou bien ..est
grand..moins…
f)
La valeur de g varie…
g)
…sans résistance de l’air…
h)
…de matière indépendante de la planète..
a) le no 1 et no 2 flottent et le no 3 coule parce que si la
masse volumique(m/V) est plus grande ou égale à
celui du corps celui-ci flotte sinon il coule
b) le no 4 flotte car sa densité est inférieure à celle de
l’huile
le no 5 est immobile car sa densité est égale à celle de
l’huile
le no 6 coule car sa densité est supérieure à celle de
l’huile
c) flottera car sa densité est plus petite que celle de l’huile
d) coulera car sa densité est supérieure à celle de l’huile
3
3.
a)…produit de la quantité de mouvement ..
ou ..de la masse par l’accélération…
b) On ne peut modifier..
c) … on modifie le mouvement, l’orientation et la forme
…
d) on multiplie 1 kg par 1 m/s2.
e) due à la force gravitationnelle de la terre …
f) …constante quand il y a du frottement .
g) ..toujours dans le sens contraire que..
i)
4.
…est dû à la force de frottement.
a) on effectue un travail(force x déplacement) contre la
gravité qui procure à la boule une énergie potentielle
une fois en haut de la rampe
b) cette énergie potentielle se transforme progressivement
en énergie cinétique (vitesse)en descendant la pente.
c) toute l’énergie de départ soit le travail transformé en
énergie potentielle est devenue totalement une énergie
cinétique s’il n’y a pas eu de frottement sinon la
différence sera due à une énergie transformée en chaleur .
4
5.
a) se libérer de son sac car la pression est dépendante du
poids (la force) comme dans la formule P = F / A en
diminuant son poids la pression est moins forte sur ses
pieds car la force diminue.
b) il devrait essayer de s’étendre de tout son long sur la
sables boue car en augmentant la surface il diminue la
pression par cm2 puisque dans la formule P= F /A la
pression est inversement à l’aire qui subit la pression.
6.
a)
b) étendre de la neige pour diminuer le frottement
ou allonger la rampe pour diminuer l’angle de
montée
c) on aura un déplacement plus rapide et une force
moindre appliquée pour le même trajet.
7.
On doit trouver la constant de rappel du ressort exigé en
utilisant la formule F = kΔx où k est la constante et x est
l’étirement
Donc k = F / x = 0,5kg x10m/s2 0,05m = 100 N / m Ainsi le
ressort désiré doit avoir la même constante de rappel
La constante des ressorts est la suivante :
a) 10 000N/m
b) 500N/m
c) 100N/m
d) 300N/m
e) 120N/m
f) 60N/m
donc le ressort approprié est le ressort C
5
8.
9.
Gm 1m 2
si on multiplie m1 par 17
2
d
et d par 4 on obtient une fraction de 17/16 devant le
terme F
ainsi la gravitation représente 17/16 du champ
gravitationnel terrestre soit 17/16 x 9,8 m/s2=10,4 m/s2
b) le poids sera = F = mgN = 75 kg x 10,4 m/s2 = 781 N
c) la balance indiquera 75kg p.c.q. les pesées subissent la
même accélération gravitationnelle
a)dans la formule: F
10. Trouvons la force de traction Feq qui s’applique dans le
sens du déplacement comme dans cette figure :
Feq = Fa x cos 25° = 1100 N x 0.906 = 997 N
On soustrait de cette force celle du frottement
Feq – Fr = F(nette) = 997N – 950 N = 47N
Avec la formule F = ma nous trouvons son accélération
F/m = 47 N / 250 kg = 0,188 m/s2
6
Et en utilisant la formule s = v0t + ½ at2
on aura comme distance
s = 0 x 60s + ½x0,188m/s2 x(60 s)2 = 338,4m
la réponse est 338,4 m
11. a)La masse totale du cycliste et du vélo est de 75 kg . Le
travail effectué est le changement d’énergie cinétique
donc la formule
Ec2 –Ec1 = ½m(v22 –v12) = ½ (75kg)(82-52)m2/s2 = 1462 J
b) En haut de la pente il possède une énergie
potentielle (hauteur) et une énergie cinétique(vitesse).
L’énergie totale sera la même en bas de la pente mais en
énergie cinétique seulement car il n’y a pas de frottement
donc pas de perte.
Donc Etotale = mgh + ½mvi2(en haut) = ½ mvf2
En éliminant le m(facteur commun) on aura :
gh + ½vi2 =½vf2
9,8 m/s2 x 25m + ½(82)m2/s2 =½vf2
245 J + 32J = ½vf2
197 J = ½vf2
23,5 m/s = vf
la réponse est donc 23,5 m/s
L’énergie totale en haut est une énergie potentielle (Ep =
mgh) celle d’en bas est de l’énergie cinétique (Ec =
½mv2).Les deux devraient être égales s’il n’y a pas de
perte sinon c’est le frottement en cause calculons la
différence
Efr= mgh - ½mv2
Efr= 25kgx(9.8m/s2) x5m - ½(25kg)(8m/s)2 = 425J
12.
Le pourcentage est de 425/1225 =0,35 donc 35%
(OUF! Le toboggan manque de cire ! )
7
13.
14.
Calcul de la masse d’eau déplacée
M = V x  = 1,5 x 10-4 m3 x 1,00 x 103 kg/m3 = 0,15 kg
Calcul de la masse de la pierre
M = V x  = 1,5 x 10-4 m3 x 2,7 x 103 kg/m3 = 0,405 kg
Calcul de la différence de masse
0,405 kg – 0,150 kg = 0,255 kg
Donc le poids apparent sera de
0,255 kg x 9,8 m/s2 = 2,5 N
La réponse est 2,5 N
Calculons la constante de rappel
K = F/x = (0,3 kg x 9,8 m/s2)/ 0,25 m = 11,76 N/m
Calculons l’étirement
X = F/k = 15 N / (11,76 N/m) = 1,275 m
La réponse est 1,275m
15.
Selon la formule d’Archimède P = F/A
Pour calculer l’aire on utilise A = F/P
A = (62 kg x 9,8 m/s2) / 2900 N/m2 = 0,21 m2
La réponse est donc 0,21 m2
16.
a) l’avantage est celui-ci A = Lm /lr = 3m / 1m = 3
b) l’avantage est 2 car on a deux brins porteurs
c) l’avantage est celui-ci A = 6 (le nombre de brins
porteurs)
d) l’avantage est celui-ci A = R / r = 20 cm / 5 cm = 4
e) l’avantage est celui-ci A = 1/sin = 1/sin15° = 3,8
donc la réponse est C