exos_meca_de_Newton_

Chapitre 10 – La mécanique de Newton –exercices corrigés
Exercice 6 p 211
Sur le papier : force électrostatique et force de contact de la règle et le poids du papier.
Sur la règle : force électrostatique et force de contact du papier, poids de la règle et
force de la main.
Sur {papier + règle} : force de la main et poids de l'ensemble.
Exercice 7 p 211
Sur le poisson : poussée d'Archimède et résistance de l'eau et le poids du poisson
Sur l'aquarium : forces pressantes de l'eau et de l'air, réaction de la table et poids de
l'aquarium.
Sur l'eau : forces de contact eau-poisson et eau-aquarium , poids de l'eau et force
pressante de l'air
Sur {eau + aquarium} : réaction de la table, force de contact du poisson, force pressante
de l'air et poids de l'ensemble.
Sur {eau + poisson + aquarium} : réaction de la table, force pressante de l'air et poids de
l'ensemble.
Exercice 8 p 211
Sur le kayak : poids, poussée d'Archimède et résistance de l'eau et force de contact
jean-kayak
Sur la pagaie : poids, forces de contact main-pagaie et eau-pagaie
Sur Jean : poids, forces de contact jean-pagaie et jean-kayak
Sur {kayak+pagaie} : poids, force de contact jean-kayak, jean-pagaie, eau-pagaie ,
résistance de l'eau et poussée d'Archimède de l'eau.
Exercice 10 p 212
1. c'est impossible car le vecteur vitesse doit être tangent à la trajectoire.
2. possible, le mouvement est ralenti
3. impossible car l'accélération est à l'extérieur
4. possible, le mouvement est accéléré
Exercice 11 p 212
voir feuille  = 60 ms
a) v2 =M1M3 / 2  = 2,7.10-2 / 120.10-3 = 0,225 m.s-1  2,25 cm
v4 =M3M5 / 2  = 1,9.10-2 / 120.10-3 = 0,158 m.s-1  1,58 cm
v9 =M8M10 / 2  = 1,3.10-2 / 120.10-3 = 0,108 m.s-1  1,08 cm
v11 =M10M12 / 2  = 1,3.10-2 / 120.10-3 = 0,108 m.s-1  1,08 cm
b) a3 = (V4 –V2 ) / 2  ; sur le schéma, la norme de V4 –V2 mesure 2 cm, soit 0,2 m.s-1
a3 = 0,2 / 120.10-3 = 1,67 m.s-2
a10 = ( V11 –V9 ) / 2  ; sur le schéma, la norme de V11 – V9 mesure 1,5 cm, soit 0,15 m.s-1
a10 = 0,15 / 120.10-3 = 1,25 m.s-2
Exercice 13 p 212
1) Les points B, D et E ont une représentation fausse où F est mal tracé.
2) Si F est nulle, a sera nulle aussi, il faut donc une trajectoire rectiligne et uniforme, la
section rectiligne de D.
Exercice 15 p 212 QCM
m = 1,0.103 kg ; g = 10 N.kg-1
a) la force exercée par le filin sur la charge est égale à celle
exercée par la charge sur le filin d'après le principe des
interactions.
b) P = m x g = 1,0.104 N . F > P car l'accélération est vers le haut.
La tension du filin vaut 1,1.104 N.
c) Pendant la 2ème phase, la vitesse est constante, l'accélération
est nulle, la somme des forces est nulle, F = P = 1,0.104 N
d) Pendant la 3ème phase, l'accélération est vers le bas, F < P. La
tension du filin vaut 9,0.104 N.
Exercice 17 p 213
m = 70 kg ; g = 9,8 N.kg-1 ; R réaction de l'ascenseur, i vecteur unitaire vertical vers
le bas
a) au repos : P + R = m a = 0 ; R = P = m x g = 70 x 9,8 = 686 N ; R est verticale vers le
haut
b) démarrage en montée a = 1,0 m.s-2 ; P + R = m a ; ( P – R) i = - m.a.i ; P – R = - m.a
R = P + m.a = 686 + 70 x 1,0 = 756 N
c) montée à vitesse constante : a = 0 , R = P = 686 N
d) freinage en descente : a verticale vers le haut ; P + R = m a ; ( P – R) i = - m.a.i
P + m.a = R = 686 + 70 = 756 N
Exercice 18 p 213
I) bilan des forces exercées sur la barque :
P : poids de la barque, verticale vers le bas ,
T : tension de la corde, horizontale vers Jimmy
Pa : poussée d'Archimède exercée par l'eau
II) m = 100 kg . v0 = 0 m.s-1 , v5 = 2 m.s-1 ;
a = (v5 – v0 )/ (t5 – 0) = 2 / 5 = 0,4 m.s-2
P + T + Pa = m a
soit P + Pa = 0
et
T = m a  T = m x a = 100 x 0,4 = 40 N
 v f  v0 

III) m' = 1000 kg ; T = m x a = m x 
 t t 
f
0


vf
2
tf = m x
= 1000 x
= 50 s
40
T
Exercice 21 p 213
mobile : m = 0,230 kg sur table horizontale soumis à une force constante F horizontale.
a) graphique
b) La courbe est une droite passant par
l'origine.
La vitesse augmente, le mouvement est
accéléré.
c) Le graphique indique Vg est
proportionnelle à t, on a donc une
accélération constante.
2ème loi de Newton : dans un référentiel
galiléen :  F ext = m a
Rplan + P + F = m a or
Rplan + P = 0 donc F = m a
F est une force constante, a est donc constante.
 v  v0  0,620
 =
d) calcul du coefficient directeur k : k =  f
= 1,4
 t  t  0,444
 f 0 
donc a = k = 1,4 m.s-2
comme
F = m a ; F = m . a = 0,23 x 1,4 = 0,32 N
Exercice 22 p 214
1) Au démarrage, la vitesse augmente en valeur absolue. L'accélération du sauteur est
donc verticale vers le bas.
2) Le mouvement du sauteur commence à se ralentir lorsque l'élastique se tend après
l'instant t1 on peut lire cet instant t2 sur le graphique. t2 = 2,7 s
3) Le sauteur atteint la position la plus basse lorsque l'élastique l'a arrêté, lorsque sa
vitesse est nulle. On peut lire la valeur de cet instant t3 sur le graphique. t3 = 4,25 s
Exercice 23 p 214
m = 0,115 kg ;  = 20 ms
a) graphique v = f(t)
b) la vitesse est croissante
puis constante
c) De 0 à 0,16 s (image 8) ,
la vitesse augmente , le
mouvement est accéléré.
Au delà , elle est
constante, le mouvement
est uniforme.
On observe que la pente de
la courbe diminue jusqu'à
atteindre 0, l'accélération
est donc en diminution.
v4  v2 0,176  0,125

 1,275 m.s-2
2
0,04
 F ext = F = m a ;  F = m . a  F = 0,115 x 1,275 = 0,147 N
d) a3 =
Exercice 27 p 214
a) bilan des forces extérieures exercées sur le passager :
 P , poids du passager verticale vers le bas,
 R réaction du plancher inclinée vers le haut (RN réaction normale
et f frottements exercés par le plancher)
b) si le mouvement est rectiligne et uniforme, a est nulle, il faut donc
rester droit
c) Si il y a freinage, a est vers l'arrière, il faut donc se pencher vers
l'arrière
d) D'après la 2ème loi de Newton, dans un référentiel galiléen ,
on a : P + R = m a
Projection sur un axe horizontale : 0 + R . sin  = m . a ( 1)
Projection sur un axe vertical : -P + R . cos  = 0  R . cos = m.g (2)
R sin  ma
a

 tan  
(1) / (2) :
R cos  mg
g
Exercice 28 p 214
a) bilan des forces extérieures exercées sur S :
 P poids du cylindre S;
 T tension du fil et R réaction du support
b) Tant que le fil ne se casse pas, S reste immobile dans le
référentiel de la voiture. Ce référentiel n'est pas galiléén
c) 2ème loi de Newton dans le référentiel terrestre :
P+R+T=ma ; P+R=0 , T=ma ; T=m.a
Le fil se casse en cas de choc, car a devient très grand et le fil ne peut pas supporter une
telle tension