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Physique DF v 2.1 Corrigé des exercices de mécanique C E M 2
S. Monard 2006 page 2 Gymnase de la Cité
4) Sur une portion de route rectiligne, un camion passe au point A (centre O du référentiel dirigé vers
B) à midi et se dirige vers le point B, distant de 5 km = 5000 m, avec une vitesse constante vA = 54
km/h = 15 m/s. A midi et deux minutes t = 120 s si t = 0 à midi, une voiture quitte B pour se diriger
vers A, à la vitesse constante vB = -72 km/h = -20 m/s (on a mis un signe – car la voiture va de B à
A) A quelle distance de A les deux véhicules vont-ils se croiser ?
Horaire du camion: xA = 15t
Si la voiture était partie au temps t = 0, elle aurait parcouru une distance de 20 *
120 = 2400 m. à la vitesse de 20 m/s pendant une temps de 120 s. Tout se passe
comme si la voiture était partie à midi (t = 0) à la position 5000 + 2400 = 7400 m
=> Horaire de la voiture : xB = 7400 - 20 * t
"rencontre" pour xA = xB => 15 t = 7400 - 20 t => 35 t = 7400 => t = 7400/35 =
211,4 s.
Distance de A = xA(211.4) = 15 t = 15*211.4 = 3171 m.
Preuve : xB(211.4) = 7400 - 20 * t = 7400 – (20*211.4) = 7400 – 4229 = 3171 m
1.1.5 Exercices MCU
1) Une machine à laver essore la lessive avec une fréquence de 1000 tours par minute = 1000/60 =
16.67 t/s et le diamètre intérieur de son tambour est de d = 2r = 40 cm = 0.4 m => r = 0.2 m.
déterminer la vitesse angulaire ω et la vitesse v d'un point du tambour. Vitesse angulaire (un
tour d’angle 2π en une période T) ω = 2π/T = 2πf = 2π 1000/60 = 104.72 rad/s ;
vitesse v = 2πr/T = ωr = 104.72*0.2 = 20.94 m/s.
2) Calculer la vitesse moyenne d'un point de l'équateur terrestre lors de son mouvement de rotation
autour de l'axe de la Terre. (rayon R = 6400 km) : La période de rotation de la Terre
sur elle-même est de 24 heures de 3600 secondes (T = 86'400 s). Vitesse =
distance /temps v = 2πR/T = 2π*6'400’000/(24*3600) = 465.4 m/s. (v =
0.4654/(1/3600) = 1675.4 km/h)
3) Si l'on admet que le système solaire fait un tour d'orbite circulaire de rayon de 30'000 années-
lumière en 250 millions d'années, quelle est alors la vitesse du centre du système solaire dans la
galaxie en km/s ? 1 année-lumière = 1 AL = 300'000'000 m/s * 365,25 j/an * 24 h/j *
3600 s/h = 9.467*1015 m pour 1 AL. Rayon R de la trajectoire du système solaire :
R = 30'000 AL = 30’000*9.467*1015 = 2.8402*1020 m.
Période T = 250'000’000*365.25*24*3600 = 7.8894*1015 s pour une année.
Vitesse v = 2πR/T = 2π∗2.8402*1020/7.8894*1015 = 226'195 m/s = 226 km/s.
1.1.6 Exercices MRUA .(calculés avec g = 10 m/s2)
1) Une voiture roule sur une route rectiligne. Son accélération est constante et vaut 2 m/s². Il faut
d’abord répondre à la question b) Quelle est sa vitesse au bout de ces 10 secondes ? :
l’accélération correspond à une augmentation de la vitesse de 2 m/s chaque
seconde. Au temps t = 0, sa vitesse est de 10 m/s ; au temps t = 10 s, sa vitesse
sera v(10 s) = 10 + 2*10 = 30 m/s v(t) = vo + at
a) Quelle distance parcourt-elle pendant les 10 secondes suivantes ? La distance parcourue
est le produit de la vitesse moyenne et du temps : d = vmoy t = ½(10+30)*10 = 200
m.
2) Une pierre tombe du pont Bessières sur une hauteur de 23,5 m. Déterminer la durée de la chute.
La vitesse augmente de 0 à 10t (g*t) car l’accélération de la pesanteur est de g =
10 m/s². La hauteur h est le produit de la vitesse moyenne vmoy et du temps t :
h = vmoy t = ½(0 + gt) * t => h = ½ g t² => 23.5 = 5 t² donc le temps : t = (23.5/5)½ =
2.2 s (t = (2h/g)½).