ANNEE SCOLAIRE: 2008/2009 – CLASSE: 1S2 – DUREE: 2 HEURES 1 DEVOIR 2 DE SCICENCES PHYSIQUES Exercice 1: mouvement d’un solide sur un plan incliné Un solide, de masse m=1,0 kg, part sans vitesse initiale du haut d’un plan incliné faisant un angle α=30° avec le plan horizontale. Lorsque l’altitude du centre de gravité du solide a diminué de 2,0 m, la vitesse atteinte par le solide est v=4,7 m·s-1. 1) En appliquant le théorème de l’énergie cinétique, évaluer l’intensité, supposée constante de la force de frottement Åf qui s’exerce sur le solide. 2) Quelle devrait être la vitesse du solide en absence de frottement? Exercice 2: mouvement d’un solide sur un plan incliné raccordé à une surface cylindrique Une piste est constituée par un plan AB, de longueur ℓ=0,80 m, incliné d’un angle α=60° sur l’horizontale et se raccordant tangentiellement à une surface cylindrique BCD de rayon r=O′B=0,50 m. L’extrémité D de la piste est au même niveau que B. Un solide supposé ponctuel de masse m=50 g est lâché, sans vitesse initiale, au point A et glissent sans frottement le long de la piste. 1) Déterminer les expressions littérales des altitudes des points A et B. L’origine des altitudes est choisi en C, position la plus basse atteinte par le solide. 2) En appliquant le théorème de l’énergie mécanique, calculer la vitesse du solide lors de son passage en B, C et D. (On donnera les expressions littérales avant toute application numérique) Exercice 3: mouvement horizontal d’un pendule élastique Un solide de masse m = 100 g peut coulisser sans frottement sur une tige horizontale. Il est relié à un ressort de constante de raideur k. A l’équilibre, son centre d’inertie est en O. Lorsqu’il oscille entre les points d’abscisses –a et +a (a valant 5,0 cm), sa vitesse de passage à la position d’équilibre est v0 = 2,0 ms-1. En appliquant les théorèmes liés à la variation de l’énergie mécanique : 1) Calculer la constante de raideur k du ressort. a . 2 a 3) En réalité, la vitesse de passage au point d’abscisse n’est que de 1,5 ms-1 lorsque le centre 2 d’inertie du solide part (sans vitesse initiale) du point d’abscisse +a. Calculez l’intensité, supposée constante, de la force de frottement. 2) Calculer la vitesse de passage au point d’abscisse © M. Wahab DIOP