devoir commun de sciences physiques 3eme decembre 2010 1ere

DEVOIR COMMUN DE SCIENCES PHYSIQUES 3EME DECEMBRE 2010
1ERE PARTIE : CONNAISSANCES
Cette première partie a pour objectif de vérifier si le cours est su. Il faut répondre directement sur l’énoncé.
Nom, prénom, classe :
EXERCICE 1 :
1.
note
Gravitation, poids et masse
Donner la définition de la gravitation.
La gravitation est une interaction attractive à distance entre deux objets ayant une masse.
2.
1
Donner la définition du poids terrestre d’un objet ainsi que le nom de l’appareil qui sert à le mesurer.
Le poids d’un objet est l’attraction exercée par la Terre sur un objet à cause de la gravitation.
3.
C
1,5
Donner la formule permettant de calculer le poids d’un objet. Préciser les unités pour chaque grandeur.
P en N
P=m×g
2,5
m en kg
g en N/kg
4.
Dans la formule que vous avez écrite à la question 3, vous avez normalement utilisé la lettre g.
a)
Donner le nom de cette grandeur physique. Réponse : ……………..intensité de la pesanteur……………..
b)
Donner sa valeur sur la Terre. Réponse : g = 9,8 N/kg
c)
De quoi dépend la valeur de g ? Vous donnerez deux paramètres.
1
1
1
g dépend de la planète sur laquelle on se trouve, de la latitude et de l’altitude
5.
Répondre par vrai ou faux aux affirmations suivantes :
a)
Faux, le ballon attire aussi la Terre (interaction). Mais l’attraction n’est pas assez forte pour déplacer la Terre.
b)
Vrai, il y a interaction.
c)
Faux, la Lune subit bien l’attraction de la Terre, mais sa vitesse la compense.
d)
Faux, c’est le sens du poids qui est vers le bas.
2
EXERCICE 2 : Energie et sécurité routière
1.
Donner la définition (et pas la formule) de l’énergie cinétique.
C’est l’énergie que possède un objet grâce à son mouvement et donc grâce à sa vitesse.
1
2.
Donner la formule permettant de calculer l’énergie cinétique d’un objet. Préciser les unités pour chaque grandeur.
Ec =
1
2
C
Ec en J
2
mv
m en kg
v en m/s
3
3.
Répondre par vrai ou faux aux affirmations suivantes. Si l’affirmation est fausse, barrer juste ce qui est incorrect
et réécrire en dessous ce qui convient.
a)
Faux : Le freinage sert à annuler l’énergie de position cinétique d’un véhicule.
b)
Faux : Lorsque la vitesse est multipliée par 3, la distance de freinage est multipliée par 6 9.
3
c)
Vrai : La distance de freinage n’augmente pas si le conducteur a consommé de l’alcool (la distance de freinage
dépend du véhicule ou de l’état de la chaussée, pas du conducteur).
d)
Vrai : La distance de freinage dépend de la masse du véhicule (Plus un véhicule est lourd, plus il possède de
l’énergie cinétique et plus la distance de freinage est grande).
EXERCICE 3 : Etude d’un graphique
P
m
Le graphique ci-dessus porte le titre suivant : variations du poids P en fonction de la masse m ou encore P = f (m).
1.
Indiquer sur les axes du graphique où se trouvent les grandeurs P et m correspondant au titre ci-dessus.
2.
Le poids P et la masse m sont proportionnels car le graphique obtenu est une droite passant par l’origine.
3.
Indiquer la formule que permettrait de calculer g (le coefficient de proportionnalité).
1
1
P
g
=
m
1
DEVOIR COMMUN DE SCIENCES PHYSIQUES 3EME DECEMBRE 2009
2EME PARTIE : SAVOIR-FAIRE
Cette seconde partie a pour objectif de vérifier si l’élève est capable d’appliquer le cours. Il faut répondre sur
l’énoncé. Ne pas oublier de coller le graphique.
Nom, prénom, classe :
EXERCICE 1 :
note
SF
Poids et masse
P en N
Rappel : Le poids et la masse sont proportionnels. Le relation s’écrit :
La grandeur g se nomme « intensité de la pesanteur ».
1.
P=m×g
m en kg
g = 9,8 N/kg
Calculer le poids d’un objet dont la masse est de 250 g. Bien justifier la réponse.
2,5
m = 250 g = 0,25 kg donc P = 0,25 × 9,8 = 2,45 N
2.
Lionel a fait tomber sa balance et souhaite vérifier si elle fonctionne encore correctement. Pour cela, il mesure,
avec cette balance, la masse de différents objets puis leur poids avec un dynamomètre. Ses résultats se trouvent
dans le tableau ci-dessous.
masse en g
poids en N
a)
0
0
16
1,6
52
4,4
105
7,8
134
8,4
198
9,0
Tracer, sur papier millimétré le graphique représentant les variations du poids en fonction de la masse, puis coller
le graphique sur la copie. Vous utiliserez l’échelle suivante : verticalement 1 cm pour 2 N
horizontalement 1 cm pour 20 g
P en N
8
6
1
4
2
0
b)
m en g
20
40
60
80
100 120 140
5
160 180 200
Sachant que le dynamomètre fonctionne bien, en est-il de même pour la balance ? Justifier la réponse en utilisant
le graphique précédemment tracé.
Normalement, le poids et la masse sont proportionnels : le graphique devrait être une droite passant par l’origine. Ce
n’est pas le cas donc la balance ne fonctionne pas bien.
1
c)
Lionel effectue une dernière mesure : pour un poids de 9,4 N, la balance affiche une masse de 0,25 kg. Calculer à
l’aide de ces deux mesures l’intensité de la pesanteur sur Terre. Bien justifier le calcul.
2,5
g = P ÷m donc g = 9,4 ÷ 0,25 ce qui donne g = 37,6 N/kg
d)
La réponse à la question c) confirme t-elle l’état de la balance ? Justifier.
0,5
Cela confirme bien l’état de la balance car on aurait dû trouver sur Terre g = 9,8 N/kg
EXERCICE 2 : Energie cinétique
Rappels : L’énergie cinétique d’un objet se calcule à l’aide de la formule suivante : Ec =
1
2
Ec en J
m v2
m en kg
v en m/s
On rappelle la conversion pour les vitesses : vitesse (en m/s) = vitesse ( en km/h) ÷ 3,6
1.
SF
Expliquer pourquoi le graphique proposé ci-dessous ne peut être correct.
Ec
D’après le graphique ci-contre, l’énergie cinétique et la
vitesse seraient proportionnelles. Or l’énergie cinétique est
proportionnelle au carré de la vitesse. Le graphique est donc
faux.
v
2.
1,5
Calculer l’énergie cinétique d’un athlète de 80 kg, courant à la vitesse de 36 km/h lors d’un 100 m.
La vitesse doit être convertie en m/s : v = 36 km/h = (36 ÷ 3,6) m/s = 10 m/s
3
Ec = 0,5 × 80 × 10 ce qui donne Ec = 4000 J.
2
EXERCICE 3 : Variations d’énergie
Rappel : Energie mécanique (Em) = Energie cinétique (Ec) + Energie de position (Ep)
Position 1
4
1
max
Ec
Ep
Em
Position 2
Ec
Ep
Em
Position 3
Ec
Ep
Em
3
2
0J
1.
Dans la position 1, le skater est-il à l’arrêt ? Justifier.
1
Le skater est à l’arrêt, car son énergie cinétique est nulle.
2.
Compléter, en les coloriant, Ec et Em pour la position 3 (Ep est à la bonne valeur).
2