Physique 5043 - Commission scolaire de Laval

Commission scolaire
des Laurentides
Physique 5043
Forme A
FORCE ET ÉNERGIE
PHYSIQUE 5043
Préparé par Isabelle Lapierre
PRETEST
Janvier 2003
Physique 5043
Prétest
(Forme A)
Force et énergie
1.
Dites si les énoncés suivants sont vrais ou faux. Corrigez chaque énoncé faux de
façon à le rendre valide.
A. Sur la lune, si on laisse tomber une pierre et une plume d'une hauteur de 3 m, les 2
objets arriveront en même temps au sol. _____
B. Sur le Terre, Jérôme a un certain poids. Il affirme que sur Mars son poids sera identique
puisque le poids est invariable d'un endroit à l'autre. _____
C. Comme le rayon de la Terre au pôle est inférieur au rayon de la Terre à l'équateur, la
gravité est plus grande à l'équateur qu'au pôle. ______
D. La force attractive combinée de la lune et du soleil sur la Terre est responsable du
phénomène de marées. _____
E. D'après la loi de la gravitation universelle de Newton, si la distance entre 2 corps
diminue de moitié, la force augmente du double. ____
F. Les facteurs influençant la grandeur de la force d'attraction entre 2 corps sont la masse
des objets en présence et la distance qui les sépare. ______
3 points
2.
F
_ _300 _ _ _
A)
Trouvez les énoncés faux.
1) Le Newton est l'équivalent du kg  m/s2. _______
2) La variation de la quantité de mouvement d'un corps est proportionnelle à la force nette
appliquée. Cet énoncé s'applique à la deuxième loi de Newton. _______
3) L'angle de 300 n'a pas d'influence sur la force avec laquelle l'objet est tiré. ________
4) Si la force F disparaissait, aucune force n'agirait sur l'objet donc, il serait en équilibre de
translation. _________
5) Le fait de tirer l'objet vers la droite provoque une réaction vers la gauche. ____
6) Un corps ne peut pas être déformé par une force car celle-ci dépend seulement de la
masse d'un corps et de son accélération. __________
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B.
Justifiez les énoncés vrais.
3 points
3.
Lorsque l'on met les substances suivantes dans l'eau (densité = 1), les résultats
observés sont :
densité
substance
effet
0.92
7.80
0.68
11.3
2.49
0.92
glace
fer
essence
plomb
chlore
huile
flotte
coule
flotte
coule
coule
flotte
A.
Que pouvez-vous dire de ces résultats?
B.
Comparez la flottaison de la glace à celle de l'huile.
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C.
Si les substances étaient placées dans l'alcool (densité = 0,79), quel serait l'effet sur
la flottaison de chacun?
substance
effet
3 points
4.
1
2
3
4
5
Une bille part de la position 1 pour se retrouver à la position 5. Décrivez ce qui se
passe des positions 1 à 5 en terme d'énergie cinétique, d'énergie potentielle et de
conservation de l'énergie. Considérez qu'il n'y a aucune force de frottement.
3 points
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5.
Les routes de campagne sont en mauvais état à cause des véhicules lourds qui y
circulent.
A. Quel moyen pourrait-on prendre pour que les véhicules lourds aient un effet
moindre sur les routes de campagne?
B. Justifiez à l'aide de la définition de pression.
3 points
6.
Voici un objet en chute libre à différents moments :
temps = 0 seconde
temps = 2 secondes
temps = 3 secondes
(vitesse limite)
A. Sur les 3 schémas, indiquez le point d'application des forces.
B. Proposez 2 moyens de diminuer le frottement :
C. Quelles seraient les conséquences d'une diminution de frottement sur le
mouvement de l'objet?
4 points
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7.
Voici plusieurs ressorts :
Ressort A :
Ressort B :
Ressort C :
Au repos, il mesure 5 cm. Il s'allonge de 3 cm quand une masse de 200 g
est accrochée sur lui.
Au repos, il mesure 10 cm. Lorsqu'une force de 5N est appliquée sur lui,
sa longueur est de 10,2 cm.
Au repos, il mesure 20 mm. Une masse de 0.5 kg provoque une
déformation de 2.5 mm.
A. Parmi ces ressorts, lequel correspond à la situation suivante :
F(N)
392 294 196 98 |
0.05
|
0.10
|
0.15
|
0.20
l (m)
Réponse : _________
B. Justifiez votre réponse :
4 points
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8.
Voici un tire-bouchon qui est un levier inter-résistant.
A. Indiquez sur le schéma les éléments suivants :
le point d'appui, le point d'application de la force motrice et résistante, la
longueur du bras de levier moteur et résistant.
B. Si on désire avoir un effort minimal, comment devraient varier certains éléments?
Utilisez la loi des leviers pour vous aider.
4 points
9.
Jacques tire son fils couché dans un landau qui a une masse de 15 kg. La force de
50N avec laquelle Jacques tire fait un angle de 250 avec l'horizontal. Quelle est la
masse du fils de Jacques si la force de frottement entre le trottoir et les roues du
landau est de 6N et que l'accélération donnée au landau est de 1 m/s2?
4 points
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10.
Quel est le poids d'une personne de 715N sur Terre si cette personne va sur une
planète ayant une masse 4 fois supérieure à la Terre et un diamètre 3 fois plus
grand que la Terre?
(masse de la Terre = 5.98x1024kg, rayon de la Terre = 6.38x106m)
4 points
11.
Mariette est en chaise roulante (masse Mariette + chaise = 80 kg) et utilise une
rampe d'accès pour entrer à la banque. La rampe a une longueur de 4 m et fait un
angle de 200 par rapport au sol. Mariette arrive en haut de la rampe avec une
vitesse de 1.5 m/s car les forces de frottement sont de 12N.
A. Calculez le travail total effectué pour monter la rampe d'accès.
B. Si les forces de frottement sont négligeables et que Mariette glisse et se retrouve
à la moitié de la rampe, quelle est alors sa vitesse?
4 points
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12.
Jude est sur une piste experte du Mont-Tremblant. Elle et ses skis ont une masse
de 58 kg. Elle dévale la piste à une vitesse de 22 m/s. La pente fait un angle de 430
par rapport à l'horizontal et la piste a une longueur de 114 m. Quelle quantité de
chaleur le frottement a-t-il produit pendant la descente?
4 points
13.
Une pierre sphérique de 4 cm de rayon a une masse volumique de 2.7 g/cm3. Cette
pierre est plongée dans l'eau. Quel est son poids apparent?
(volume d'une sphère = 4/3r3, peau = 1 000 kg/m3)
4 points
14.
Un ressort au repos mesure 15 cm. Si on suspend une masse de 125 g, il mesure
35 cm. Quelle force permettra à ce ressort d'avoir une longueur de 48 cm?
4 points
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15.
Maurice déménage. Afin de faciliter le déménagement, il décide d'utiliser une
machine simple qui lui évitera de monter les 2 étages de son appartement au rezde-chaussée. Les boîtes passeront par la fenêtre.
Si la machine simple peut soulever une boîte de 100 kg et que la distance entre le
sol et la fenêtre de l'appartement de Maurice est de 4 m, quelle machine sera la
meilleure et permettra de fournir le minimum d'effort?
A.
B.
Fm
100
kg
3m
Fm
1.5 m
0.5 m
100
kg

250
Fm
C.
100
kg
fixé
4 points
16.
Archimède vécut à Syracuse et à Alexandrie de 287 à 212 avant Jésus-Christ. Il a
abordé plusieurs problèmes de mathématique et de physique. Son cousin
Hiéron II lui demanda de vérifier, sans l'altérer, si une couronne qu'on lui avait
vendue était vraiment en or pur. On dit que c'est en prenant son bain que lui est
venu le principe suivant :
Tout corps plongé dans un fluide reçoit une poussée verticale ascendante égale au
poids du fluide déplacé.
Expliquez 2 progrès en physique ou en technologie qui ont été réalisés à partir de
cette découverte.
5 points
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17.
Lors de déménagements, les déménageurs professionnels utilisent tous, le plan
incliné. D'ailleurs, ils ne sont pas les seuls. Le plan incliné est devenu une norme
pour l'aménagement de trottoir et de portes d'accès aux édifices publics.
En vous servant de vos connaissances sur la physique, montrez en quoi le plan
incliné fait appel à des principes de dynamique.
5 points
18.
Pendant de nombreuses années, l'homme a cherché à voler. Il y eut tout d'abord
De Vinci qui lança l'idée d'un homme-oiseau, suivi des frères Wright qui firent le
premier vol en avion. Maintenant, les avions sont un moyen de transport très
populaire et plutôt pratique lorsque de grandes distances doivent être parcourues
en peu de temps.
A. À l'aide de vos connaissances des liens entre la physique et la dynamique,
décrivez pourquoi l'homme-oiseau de De Vinci n'arrivait pas à voler.
B. Précisez quelles sont les possibilités qu'ont amené le développement de
l'aérodynamisme pour l'avion de nos jours.
5 points
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