Nom : Prénom : Classe : Contrôle de sciences physiques n°3 Calculatrice autorisée. Les exercices peuvent être traités dans le désordre. Exercice 1 [ / 1,5 ] Représenter sur le schéma les vecteurs correspondant aux différentes forces qui s'appliquent sur le solide A glissant sur un plan incliné. Préciser à quoi correspond chaque force. Les frottements solides ne sont pas négligés, en revanche on néglige la force de frottement de l'air. Il n’y a pas d’échelle imposée pour la longueur des vecteurs. Exercice 2 [ / 1,5 ] Pour dévisser un écrou, on exerce une force F de valeur 100 N à l’extrémité d’une clé à pipe et dans une direction perpendiculaire à la clé (voir schéma cicontre). La clé à pipe a un bras d = 20 cm. Calculer la valeur du moment MO( F ) de la force F par rapport à l’axe O. Exercice 3 [ /5] Pour percer une plaque métallique, on utilise une perceuse. On suppose que le couple permettant de mettre en rotation le foret est constant. Le moment de ce couple vaut : C = 50 N.m La puissance P du couple vaut 500 W. 1. Calculer le travail du couple W(C) si la perceuse fonctionne pendant 4,0 s. (/2) 2. En déduire le nombre de tours effectués par le foret. (/2) 3. Calculer ω la vitesse en angulaire moyenne. Cette vitesse sera exprimée en tr/min ou en rad/s. (/1) Exercice 4 [ / 12 ] Document 1 : forces exercées sur un avion Un avion subit trois types de forces : - la poussée du réacteur ou la traction de l'hélice entraînée par le moteur ; - le poids, effet de la gravité terrestre sur la masse de l'appareil ; - la résultante des forces aérodynamiques qui peut être décomposée en portance et en traînée : o La portance, créée par le déplacement dans l'air d'une aile profilée, est opposée au poids. o La traînée, somme des forces de résistance aérodynamique est opposée au mouvement. 1. Représenter sur le schéma ci-dessus et sans souci d'échelle les quatre vecteurs : P pour le poids, F pour la poussée des réacteurs, pour la portance et f pour la trainée. (/1) On s’intéresse à la phase de décollage d’un airbus A 320 avant que l’avion ne s’élève. L’avion initialement immobile a une masse de 75 tonnes et atteint une vitesse de 250 km/h au bout de 800 m et de 21 secondes avant le décollage. La poussée des deux réacteurs est supposée constante et d'intensité égale à F = 320 kN. La poussée des deux réacteurs est supposée constante et égale à F = 320 kN. 2. Calculer l’accélération moyenne acc lors de la phase de décollage. (/1,5) 3. 4. Écrire la relation existant entre a le vecteur accélération de l'avion et les forces s'appliquant sur l'avion. (/1) On suppose que la portance compense le poids. En déduire l'intensité de la traînée f s’opposant au mouvement. (/2) 5. 6. Calculer la variation d’énergie cinétique Ec de l’avion entre l'instant de départ et l'instant où il a parcouru 800 m. (/1,5) Calculer le travail de la force de poussée des réacteurs lorsque l'avion parcourt ces 800 m et préciser si le travail de cette force est moteur ou résistant. Justifier la réponse. (/1,5) Rappeler la relation entre les travaux des forces exercées sur un système se déplaçant d'un point A à un point B et la variation d’énergie cinétique Ec = Ec(B) - Ec(A). (/0,5) Expliquer pourquoi la variation d’énergie cinétique en 4. est différente du travail de poussée calculé à la question 5. (/1) L’avion vole maintenant à son altitude de croisière 10000 m à une vitesse stabilisée de 900 km/h. 7. 8. 9. En s'appuyant sur le document 2, calculer la force de trainée exercée sur l'avion. (/2) Document 2 : Force aérodynamique de trainée L’expression de l'intensité de la force aérodynamique de trainée f est donnée ci-dessous : f = ρ.v².Cx.S Pour l'airbus A 320, le coefficient de traînée Cx est de 0,08, et la surface S de 122,40 m². On donne le graphe suivant représentant l’évolution de la masse volumique de l’air ρ en fonction de l’altitude.