TRAVAUX DIRIGES SUR TRAVAIL ET PUISSANCE D’UNE FORCE
Situation1 : Système en mouvement de rotation
Le système en mouvement de rotation est une barre, de poids négligeable, tournant autour d’un axe
( ) passant par O et soumise à un ensemble de couples de forces orthogonales à l’axe. Ces forces ont
toutes la même intensité F=10N. On donne AB = OB = OC = CD = 10 Cm.
Situation 2 : Déplacement d’une caisse le long de deux tracts
Dans le temps ancien les esclaves égyptiens préfèrent le tract en ligne droite pour tracter à vitesse
constante les blocs massifs de point de fabrication au point d’utilisation pur l’édification des pyramides.
Elle utilise le déplacement d’une caisse le long de deux tracts pour expliquer ce choix.
Schéma montrant les deux trajets
Trajet 1 : ABCD
Trajet2 : trajet en ligne droite AD
Durée du trajet 2 : t= 10min
La caisse est tractée de A vers D avec une force
parallèle au déplacement d’intensité constante
F=50N
La caisse se déplace à vitesse constante sur chaque trajet
Masse de la caisse :m=40kg
Intensité de la pesanteur : g=10N/kg
Autres données : H=3m ; h=1m ; AD=17,2m ; AB=6m ; BC=2,8m ; CD=10m
Situation3 : Déplacement d’un jouet sur une piste de jeu
Il s’agit d’un jouet de mase m = 200g qui se déplace sur une piste de jeu ABCDEF.
BD est une portion de courbe de centre o et de rayon r = 0,5m.
DE est rectiligne de longueur l = 2m et inclinée d’un angle α = 30° avec l’horizontale.
EF est rectiligne et horizontale de longueur d =1,5m.
Le jouet gravite la pente AB de cette piste á vitesse constante v = 2m.s-1 et la force exercée
par le moteur de jouet est
; cette force s’exerce seulement sur la partie AB de longueur AB
= l = 1m. On donne g = 10N.kg-1 et θ = 60°.
Les forces de frottement de l’air existent seulement sur la partie DE. Elles sont parallèles à
DE et équivalent à une force
d’intensité f = 5N.
Tâche : Expliquer les faits
I-
1-1- Indiquer les couples de forces exercées sur la barre AD du système.
1-2- Déterminer, en vous appuyant sur des calculs, le sens de rotation de la barre AD.
1-3- Déterminer les caractéristiques d’une force verticale à appliquer en A à la barre pour
la maintenir en équilibre horizontal.
II-
2.1-Calculer le travail du poids
de la caisse et de la force
de A à D suivant le trajet 1
2.2- Déterminer le travail du poids
de la caisse et de la force
de A à D suivant le
trajet 2 puis justifier le choix des esclaves égyptiens.
2.3- Déterminer sur le trajet 2 les puissances moyennes des forces
et
III-
3.1- Enoncer le principe de l’inertie.
3.2- Déterminer le travail de toutes les forces qui s’exercent sur le jouet au cours de son
déplacement sur AB, BC, BM’, DE et EF.
3.3- Déterminer l’intensité de la force
exercée par le moteur de la voiture et la puissance
déployée par le moteur de la voiture.
θ
α
α
α
A
B
O
D
E
F
C
M’
1
/
1
100%
