Chapitre 4
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1- Une force résultante de 120 N peut communiquer à un chariot une accélération de 2,0 m/s². Que deviendrait l’accélération : a) si on exerçait une force résultante 1,5 fois plus grande ? b) si on utilisait un chariot 4 fois plus léger que le chariot initial ? c) Si on exerçait une force résultante de 264 N sur un chariot 2 fois plus lourd que le chariot initial ? 2- Pour charger une caisse dont la masse est de 100 kg dans un camion, une ouvrière tire sur une corde et utilise un plan incliné de 2,00 m de longueur dont l’angle d’inclinaison est de 30,0o par rapport à l’horizontale. Pour arriver à tirer la caisse à vitesse constante, cette ouvrière exerce une force de 940 N dans la direction indiquée ci-dessous. Déterminez la grandeur de la force de frottement entre la caisse et le plan incliné. 40o 30o 3- Le démarreur de sa voiture ne fonctionnant pas, Margot demande à ses trois amis de pousser la voiture afin de lui communiquer la vitesse nécessaire au démarrage du moteur soit 5m/s. Partant du repos, ils ont dû pousser la voiture sur 25,7 m avant qu’elle ne démarre. Si la force résultante s’est maintenue égale à 973 N pendant la poussée, détermine la masse de la voiture. 4- Une locomotive de 4000 kg a une accélération maximale de 2,5 m/s². Sachant qu’il y a une force de frottement de 2000 N entre les roues de la locomotive et les rails, réponds aux questions suivantes. a) Quelle force maximale peut générer cette locomotive ? b) On attache trois wagons de 1 500 kg chacun à cette locomotive. Chaque wagon a une force de frottement additionnelle de 750 N. Quelle sera l’accélération maximale du train ainsi formé ? c) Quel est le nombre maximal de wagon (qu’on suppose identique aux trois wagons de la sousquestion précédente) que cette locomotive peut tracter à elle seule ? Quelle serait l’accélération maximale du train ainsi formé 6- Un homme veut déterminer l’accélération d’un ascenseur en déterminant la variation de sa masse qu’il observe sur une balance. a) Si l’homme descendait dans l’ascenseur et que celui-ci ralenti pour arriver à l’étage, sa masse apparente sera-t-elle plus grande ou plus petite que sa masse réelle ? b) Si sa masse réelle est de 65 kg et que sa masse apparente monte à 72 kg, quel sera l’accélération de l’ascenseur ? 7- Un bloc de bois de 500 g descend sur un plan incliné tel que représenté sur le schéma suivant avec une accélération de 1,8 m/s². Déterminez le coefficient de frottement cinétique régissant ce frottement. 28o 8- Un bloc de cuivre d’une masse de 6 kg repose sur une surface d’acier incliné de 22o par rapport à l’horizontal. a) Si le coefficient de frottement statique est de 0.53, quel doit être la tension dans la corde pour mettre le bloc en mouvement ? b) Si le coefficient de frottement cinétique est de 0.36 et que le système accélère au taux de 3.5 m/s², déterminer quelle masse est suspendue à la corde 22o 9- Une voiture de 1500kg roule à 28 m/s (environ 100 km/h). Sachant que la voiture roule sur l’ asphalte (voir notes de cours pour coefficients de frottements), calculer la distance de freinage minimale si : a) la voiture ne bloque pas ses roues sur une surface horizontale. b) la voiture bloque ses roues sur une pente descendante de 15o (N.B. On néglige la force de frottement de l’air) 10 - Déterminer si les phénomènes suivants sont des exemples de la première, deuxième ou troisième loi de Newton. a) Il est plus facile de faire un coup de circuit avec une balle de baseball qu’une balle de softball. b) Fido a beau saliver en regardant son os derrière le grillage, il n’arrivera pas à le déplacer par la pensée ! c) Même en TGV (train grande vitesse), lorsque l’on lance une balle dans les airs, elle retombe dans nos main ! d) Qui aurait cru que pour sauter on doive pousser vers le bas ? e) Le moteur d’un avion à réaction a comme rôle de pousser de l’air très rapidement vers l’arrière de l’avion. f) Une stratégie pour prendre la tête en formule 1 est d’avoir peu d’essence dans le réservoir au départ. g) Il est nécessaire de porter une ceinture de sécurité en voiture pour prévenir des blessures graves en cas d’accident. h) Au hockey, il arrive parfois que la personne qui donne une mise en échec tombe aussi au sol. i) Il est beaucoup plus intéressant de faire de la voile lors des jours de grand vents. j) La résistance de l’air nous induit souvent en erreur dans la compréhension ce cette loi de Newton. 11 - Xorg l’extraterrestre baveux doit décoller se la planète Marredebave. Ce faisant, son vaisseau spacial doit supporter une accélération équivalente à 5G soit 5 fois l’accélération terrestre (9,8 m/s²). Sachant qu’il a une masse de 110 kg et que le champ gravitationnel de sa planète est le même que la nôtre, déterminer quelle masse supplémentaire son corps gluant doit supporter lors du décollage. Réponses : 1- a) 3.0 m/s² b) 8.0 m/s² c) 2.2 m/s² 2- 230 N 3- 2000 kg 4- a) 12 000 N 6- a) plus grande 7- Coefficient cinétique = 0.32 8- a) T doit être supérieur à 50.9N 9- a) 47 m b) 103 m 10 - a) 2e loi b) 1ere loi c) 1ere loi d) 3e loi e) 3e loi f) 2e loi g) 1ere loi h) 3e loi i) 2e loi j) 1ere loi 11 - 550 kg b) a = 0.91 m/s² c) 13 wagons et a 0.01 m/s² b) a= 1.06 m/s² vers le haut b) 9.9 kg
