Lois de Newton, dynamique et accélération centripète

NYA GT H11
Lois de Newton, dynamique et accélération centripète
1. La formule 1
Les ingénieurs travaillant sur les formules 1 connaissent très bien les lois de la
physique, ils dessinent le profil des véhicules afin que ces derniers soient ‘écrasés’ sur
le sol (ils subissent une importante force verticale vers le bas), pourquoi font-ils ça?
2. David, as jongleur
David projette une petite balle de riz dans les airs afin qu’elle s’élève de 1,2 m après
avoir quitté sa main. Sachant que, durant son lancé, David fait subir à la petite balle un
déplacement de 20 cm, quelle est la grandeur de la force moyenne exercée par David
sur la balle ? (Masse de la balle de riz est de 200 g, résistance de l'air négligeable,
tout le mouvement est vertical.) (rép : 13,7 N)
3. Tarzan
Tarzan est un solide gaillard de 85,0 kg. Perché sur une branche, il se suspend à une
liane longue de 10,0 mètres et se laisse ensuite tomber dans le vide suivant une
trajectoire circulaire. Il atteint une vitesse maximale, au point le plus bas de la
trajectoire, de 14,0 m/s.
A) Quelle est la grandeur de la tension dans la liane lorsque la liane fait un angle de
42,7o avec la verticale et que la vitesse de tarzan est de 12,0 m/s? (rép :1,84 kN)
B) Dans les conditions énoncées en A), quel est le module de l’accélération totale de
Tarzan? (rép : 15,9 m/s2)
C) Quelle tension maximale doit pouvoir supporter la liane? (rép : 2,50 kN)
4. Le skieur intrépide
Un jeune skieur de 50,0 kg dévale une pente enneigée
d'un angle θ de 50,0o. Lorsqu'il se trouve à une hauteur
H de 12,0 m, il avance à 7,20 km/h. À la fin de la pente,
il glisse dangereusement à 45,2 km/h. Un vent
provenant de la gauche engendre sur le skieur une force
horizontale et constante de 100 N. Quel est le
coefficient de frottement cinétique entre la pente
enneigée et le skieur? (rép : 0,169)
5. Film d’action
Dans un mauvais film d’action américain, un coffre-fort se retrouve sur le pare-brise
incliné d’un véhicule ennemi. Le véhicule ennemi accélère vers l’avant jusqu’à ce
que le coffre-fort soit tout juste sur le point de glisser vers le haut du pare-brise.
Dessinez un gros plan du coffre-fort et indiquez dessus forces et accélération.
6. Le cycliste
Sachant que 80% du poids d'un cycliste est supporté par la roue arrière et que les
coefficients de frottements entre les pneus et la chaussée sont de 0,8 et 0,9,
déterminez le module de l'accélération : a) … maximale vers l'avant. b) … lorsque le
cycliste freine en bloquant ses roues. (rép : a)7,06 m/s² b) 7,84 m/s²)
H
θ
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