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Exercice 5
Un ressort initialement à vide, est comprimé par un solide lancé vers lui. Il est ainsi raccourcit de a = 1 cm. Il
faudrait exercer une force de 3 N pour le maintenir dans cet état.
1) Calculer la constante de raideur k de ce ressort.
2) a) Déterminer le travail fourni par le solide au ressort lors de la compression.
b) En déduire le travail de la tension du ressort.
3) A partir de l’état final (raccourcissement précédent), on raccourcit encore le ressort de 1 cm en
appuyant sur le solide.
a) Calculer le travail de la tension du ressort pendant le déplacement.
b) En déduire le travail de la force
exercée par le solide sur le ressort.
Exercice 6
Le dispositif moteur d’une montre à aiguilles est constitué d’un ressort spiral que l’on enroule sur lui-même
en tournant le remontoir. Il restitue de l’énergie en se déroulant progressivement. Ce ressort a les mêmes
propriétés qu’un fil de torsion. Sachant que la constante de torsion C est 5×10-5 N.m.rad-1, déterminer le
travail effectué lorsqu’on agit sur le remontoir pour enrouler le ressort spiral au premier tour, puis au
deuxième tour.
Exercice 7
Un camion de masse m = 4 tonnes remonte une charge de masse
par l’intermédiaire d’un câble de
masse négligeable. La charge glisse sur un plan AB
incliné d’un angle par rapport au plan
horizontal (voir figure ci-contre).
- Les forces de frottement au niveau du camion
sont négligeables.
- Les forces de frottement entre la charge et le
plan sont équivalentes à une force unique
qui
est parallèle au plan AB.
- Le camion se déplace lentement à la vitesse
constante v = 18 km.h-1. La force motrice
développée par le moteur du camion à la même
direction et le même sens que le vecteur
vitesse, sa valeur est F = 3×104 N.
1) Représenter les différentes forces qui s’exercent sur le camion et sur la charge.
2) Exprimer l’intensité de la force de frottement
en fonction de F, m, g et . Calculer f.
3) Calculer pour une montée de durée 3s :
a) Le travail effectué par la force de frottement
et celui de la force motrice
.
b) Le travail du poids
et celui du poids
de la charge.
4) Calculer la puissance développée par la force
et celle de
pendant cette même durée.
Exercice 8
Un pendule simple est constitué d’une bille de petite dimension, de masse m = 50 g, reliée à un support fixe
par un fil inextensible de longueur L = 60 cm et de masse négligeable.
On écarte ce pendule de sa position d’équilibre d’un angle et on le lâche sans vitesse initiale.
1) Faire l’inventaire des forces qui s’applique à la bille du pendule et les représenter sur un schéma du
dispositif.
2) Déterminer l’expression littérale du travail du poids de la bille du pendule entre sa position initiale et
une position quelconque repérée par l’angle .
3) Calculer le travail du poids de cette bille entre la position initiale et la position d’équilibre .
4) Déterminer le travail du poids de la bille entre les positions repérées par .
5) Déterminer le travail de la tension du fil entre deux positions quelconques.