ANALYSE DIMENSIONNELLE ET VECTORIELLE ESAIA (2016-2017) Analyse dimensionnelle Exercice 1 (parachute) : P ou P est le poids du K.S parachute, S est sa surface et K est un coefficient qui dépend de la forme du parachute et des unités choisies pour mesurer P, S et v 1-donnez les dimensions de K et son unité (SI). La vitesse limite d’un parachute est donnée par la relation v= Exercice 2 : Exprimer dans les unités fondamentales du Système International (m, kg, s,… .) les unités dérivées suivantes: le Newton (N), le Joule (J), et le Watt (W). Exercice 3 : Déterminer la dimension des deux paramètres et qui apparaissent dans la loi F = m v + v² ; Avec F représente un force. Exercice 4 : Une pression P est le rapport entre une force F et une surface S (P = F/S). 1-Quelle et la dimension de P dans le (SI) ? 2-Montrez qu'une pression P est une énergie E par unité de volume V. Exercice 5 : Montrez que la constante de raideur d’un ressort k s’exprime dans le SI comme (kg s). Exercice 6 : (pendule simple) Un pendule simple est constitué d’un point matériel de masse m, suspendu à un fil inextensible de longueur l. On note g l’accélération de la pesanteur. La période T du pendule simple est lié à m , l et g par la relation suivante : T= C .m.l.g , ou C est une constante. 1- Déterminer et en faisant une analyse dimensionnelle. 2- Déduire C (connaissance de la classe de Terminal). Exercice 7 : Rependre par vrai et faut est justifier la réponse : 1- une énergie potentielle peut être égale a m.g.h. 2- l’équation k.l+mg=cst est homogène (k est la constante de raideur d’un ressort). 3- la période d’une pendule peut avoir pour expression 2𝜋√𝑔/𝑙. 1 4- l’équation 𝑥(𝑡) = 2 𝑔 𝑡 2 + 𝑣0 𝑡 + 𝑥0 est homogène. 5- l’équation différentielle 𝑑𝑣 𝑑𝑡 𝑣 + = 𝐸 est homogène. 𝑐 ANALYSE DIMENSIONNELLE ET VECTORIELLE ESAIA (2016-2017) Calcul vectoriel Exercice 1: ⃗⃗ = (2, 1, 4). On considère les vecteurs 𝐴⃗ = (1, 2, −1) et 𝐵 1- Donner l'expression de ces vecteurs dans un repère orthonormé en fonction des vecteurs ⃗⃗ . unitaires 𝑖⃗, 𝑗⃗ et 𝑘 2- Calculer le module de chaque vecteur. 3- Calculer le produit scalaire, puis déduire la valeur de cosinus de l'angle formé par ces deux vecteurs. ⃗⃗. puis déduire la valeur de sinus de l'angle formé par 4- Calculer le produit vectoriel 𝐴⃗ × 𝐵 ces deux vecteurs. Exercice 2: ⃗⃗ = (2, 1). On considère les vecteurs 𝐴⃗ = (1, 𝑎) et 𝐵 1- Trouver la valeur de la variable 𝑎 pour que les deux vecteurs soient perpendiculaires. 2- Trouver la valeur de la variable 𝑎 pour que les deux vecteurs soient parallèles. Exercice 3: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ Soir un cercle de rayon 𝑅, le vecteur ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝐴 forme un angle 𝛼 avec l’axe 𝑖⃗ et le vecteur 𝑂𝐵 forme un angle 𝛽 avec l’axe 𝑖⃗ 𝑩 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ dans le Donner l'expression des vecteurs ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝐴 et 𝑂𝐵 repère orthonormé en fonction des vecteurs unitaires⃗⃗𝑖 et 𝑗⃗. 2- Calculer par deux manière déférentes le produit scalaire des deux vecteurs ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝐵. ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝐴, puis déduire l’expression de 𝑐𝑜𝑠(𝛽 − 𝛼) 1- 𝒋⃗ 𝑹 𝑨 𝜷 𝑶 𝜶 𝒊⃗ Exercice 4: 1) le plan est muni d’un repere orthonormé direct (𝑜, ⃗𝑖,⃗ 𝑗⃗). Déterminer les coordonnées des points A, B, C et D définis par : 𝜋 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗‖ = 2, (𝑖, ⃗⃗⃗⃗⃗⃗‖ = 3, (𝑖, ⃗⃗⃗⃗⃗⃗) = 𝜋. ⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝐴) = ; 𝑂𝐵 ⃗⃗ 𝑂𝐵 ‖𝑂𝐴 ‖ 2 6 𝜋 3𝜋 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ 𝑂𝐶 ) = − ; ‖ 𝑂𝐷‖ = 5, (𝑖, ⃗⃗ 𝑂𝐷) = . ‖𝑂𝐶 ‖ = 4, (𝑖, 4 4 ⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 2) déduire les caractéristiques du vecteur 𝑉 𝑂𝐴 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝐶 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝐷. Exercice 5 : 3 ⃗⃗ 𝑗⃗), on a : direct 𝑟 ⃗⃗⃗⃗(𝑡) = (𝑡 + 2𝑡)𝑖⃗ − (3 𝑒−2𝑡 )𝑗⃗ + (2 sin(5𝑡) ⃗𝑘⃗. dans le repère (𝑜, 𝑖, 2 𝑑𝑟⃗ 𝑑 𝑟⃗ calculer : 𝑟̇⃗ = , ‖𝑟̇⃗‖ ; 𝑟̈⃗ = 2 , 𝑑𝑡 𝑑𝑡 ‖𝑟̈⃗‖ à t=0s.