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Lycée de Mengang
Département de PCT
Epreuve de physique
2eme séquence
Classe TleD
23/11/09
Durée : 3 heures
Exercice 1 : (6 pts) 𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑𝑟𝑒 𝑔 = 10 𝑁/𝑘𝑔
Deux solides 𝑆1 et 𝑆2 de masses respectives 𝑚1 et 𝑚2 sont reliés par une corde
inextensible de masse négligeable passant par la gorge d’une poulie de rayon R tournant
sans frottement autour d’un axe horizontal (∆) confondu avec l’axe de rotation de la
poulie. Le moment d’inertie de la poulie par rapport à cet axe est 𝒥Δ ; le solide 𝑆2 glisse
sans frottement sur une surface lisse. (figure1)
On abandonne le système sans vitesse initiale. En considérant que la corde ne glisse pas
sur la poulie,
1. Représenter toute les forces qui s’exercent sur le système (1)
2. En appliquant le TCI approprié à chacun des différents systèmes, déterminer
l’accélération des masses (2)
3. Déterminer les tensions 𝑇1 et 𝑇2 des cordes (1,5)
4. Application numérique : 𝒥Δ = 0,5 𝑘𝑔. 𝑚2 ; 𝑅 = 0,3𝑚 ; 𝑚1 = 4 𝑘𝑔 𝑚2 = 3 𝑘𝑔 (1)
5. Etablir l’équation horaire du mouvement. (0,5)
Exercice 2 : (6,5pts)
Placée à une altitude de 15 m du haut de son immeuble, Un monsieur lance une bille de
masse 100 g vers le haut, avec une vitesse de 14,4 km/h, la vitesse à l’origine est
verticale et dirigée vers le haut, la bille sera considéré de dimension négligeable.
La bille quitte à la date 𝑡 = 0 le point O de lancement de la bille considéré comme
origine du repère. On donne 𝑔 = 10 𝑚/𝑠 2
1. Définir chute libre d’un corps. (0,5)
2. Quelle est la nature de la trajectoire au cours d’une chute libre sans vitesse
initiale (0,5)
3. Établir l’expression vectorielle de l’accélération de la bille à partir du bilan des
forces.(0,5)
4. Donner les composantes du vecteur accélération dans un repère lié au point de
lancement et dirigé vers le haut (0,5)
5. Etablir les équations horaires littérales et numériques du mouvement dans le
même repère (0,5× 3)
6. Déterminer l’altitude maximale atteinte par la bille. (0,5)
7. Déterminer sa vitesse quand il repasse par son point de lancement. (0,5)
8. Déterminer sa vitesse à l’ instant où il arrive sur le sol. (1)
9. Déterminer la durée totale de son parcours (1)
Exercice 3 : (3,5pts)
Un mobile est lâché sans vitesse initiale du sommet d’un plan incliné à 10%, l’ensemble
des forces de frottement contraire au déplacement du mobile est équivalente à une force
unique de grandeur 𝑓⃗ . la force 𝑓⃗ est égale au vingtième du poids du mobile : 𝑓 =
𝑃
20
On donne 𝑔 = 10 𝑚/𝑠 2
1. Déterminer l’accélération du mobile et calculer sa valeur
(1,5)
2. Donner l’expression de la vitesse V(t) et l’équation horaire x(t) de ce mobile. (1)
3. Quelle est la durée du parcours si la piste mesure 25 m
(0,5)
4. Déduire la vitesse du mobile à la fin de son parcours
(0,5)
Exercice 4 : (4 pts)
Un test consiste à faire décrire à une voiture, une trajectoire circulaire de rayon 𝑅 =
50 𝑚.
Une chronophotographie (en vue de dessus) représentant les positions successives du
centre d'inertie G de la voiture pendant ce test est donnée en annexe à rendre avec la
copie (Figure 4). La durée  = 1,00 s sépare deux positions successives du centre de
masse G.
1. Exprimer les normes des vitesses 𝑉3 et 𝑉5 du centre d'inertie 𝐺 aux points 𝐺3 et
𝐺5 en fonction des distances 𝐺2 𝐺4 ; 𝐺4 𝐺6 et de la durée . (0,5 × 2)
⃗⃗3 et 𝑉
⃗⃗5 . (0,5 × 2)
2. En utilisant la figure 4 calculer ces vitesses 𝑉
⃗⃗3 et 𝑉
⃗⃗5 sur la figure 4 (échelle: 1𝑐𝑚 𝑐𝑐
3. Représenter les vecteurs vitesses 𝑉
pour 2𝑚. 𝑠 −1 𝑐)
(0,5 × 2)
⃗⃗4 = ⃗⃗⃗⃗
4. Représenter le vecteur ∆𝑉
𝑉5 − ⃗⃗⃗⃗
𝑉3 (0,5)
⃗⃗⃗⃗4 et
5. Donner l’expression du vecteur accélération ⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎4 au point 𝐺4 en fonction de ∆𝑉
de 𝑐 𝜏 (0,5)
6. Calculer la valeur de 𝑎4 (0,5)
𝑚2
𝑅
𝛼
(figure 1 )
𝑚1
(figure 3 )
𝐸𝑥𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟 ∶ 𝑴. 𝒁𝑨𝑴𝑩𝑶𝑼 𝑺𝒆𝒓𝒈𝒆𝒔
EXERCICE 4
ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE
(Figure 4)
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𝐺1
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O centre de la trajectoire
𝐺8
Echelle 1cm pour 10 m
EXERCICE 4
ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE
(Figure 4)
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𝐺1
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O centre de la trajectoire
𝐺8
Echelle 1cm pour 10 m
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