Travaux dirigés sur le travail et la puissance d`une force constante

Travaux dirigés sur le travail et la puissance d’une force constante Travail d’une force constante Un colis Pour faire glisser un colis sur un sol rugueux, un déménageur exerce sur l’objet une force constante de valeur F=53daN dont la droite d’action est colinéaire au déplacement. La distance de glissement est d=1,7m. 1) donner l’expression littérale du travail de cette force. 2) a) Calculer ce travail. b) Préciser si ce travail est moteur ou résistant. Gabarre Pour mouvoir une gabarre sur une rivière, un tracteur exerce sur ce bateau. Par l’intermédiaire d’un filin, une force constante de valeur F=47kN dont la droite d’action fait un angle de 20° avec la direction de déplacement rectiligne. La longueur du parcours est l=1,3 km. 1) a) Schématiser la situation en vue de dessus. b) Calculer le travail de la force de traction. 2) a) Représenter, en vue de côté, la gabarre et la poussé d’Archimède exercée par l’eau. b) Indiquer la valeur du travail effectué par cette force. Calcul Calculer le travail de la force dans les cas suivant : •
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Un tracteur agricole exerce une force de 35 000N sur l’attelage d’une charrue. La droite d’action de la force fait un angle de 20° avec la direction du sillon. Dans un jardin dont le sol est horizontal, un pinson de poids P=80mN s’envole d’un buisson à 0,80 m du sol pour aller se poser au sommet d’un bouleau de hauteur h=12m, situé à 48m du buisson. A) le passereau suit une trajectoire rectiligne. B) d’humeur vagabonde, il se permet une trajectoire curviligne, très ondulée. Un skieur utilise un remonte‐pente pour rejoindre le sommet de la piste, sa trajectoire suivant une ligne de pente. La perche exerce sur le skieur une force de valeur 180 N dont la droite d’action fait un angle de 24° avec la ligne de pente inclinée de 36° par rapport au plan horizontal. La distance parcourue mesure 1464m. Travail du poids Le ressort d’un pistolet d’enfant communique à une fléchette, de masse 50g, une vitesse verticale dirigée vers le haut. Le centre d’inertie de la fléchette s’élève de 4m. •
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Calculer le travail du poids de la fléchette lors de la phase ascendante. Après être arrivée au sommet de sa trajectoire, la fléchette redescend et effectue une chute de 5m pour parvenir au sol. Calculer le travail du poids lors de cette phase descendante. Puissance d’une force constante Un avion à hélice est tracté grâce à l’action de l’hélice qui se visse dans l’air. L’avion a une masse m=3,0 t. Il vole à une altitude constante ; son mouvement est rectiligne et uniforme. L’action de l’air sur le fuselage et l’aile peut être modélisée par une composante verticale, la portance, et une composante horizontale, la trainée. 1) Ecrire la relation vérifiée par les forces agissant sur l’aéroplane. 2) Evaluer la portance. 3) Compte tenu de la forme de l’avion, sa trainée vaut 0,12 fois la portance. Calculer la valeur de la trainée. 4) Calculer le travail effectué par la force développée par l’hélice au cours d’un déplacement de longueur l=50km. On peut faire l’hypothèse raisonnable que la masse de l’avion n’a pas varié. 5) Déterminer la puissance de cette force lorsque la vitesse de l’avion est v=200km.h‐1.