Examen de Physique Tle SE: Mécanique

EPREUVE DE PHYSIQUE
EXERCICE I . Plan incliné avec frottements (5pts)
Un mobile de masse m=20kg est lancé avec une vitesse initiale V0=4m/s. Il monte d’un
mouvement de translation rectiligne le long d’une ligne de plus grande pente d’un plan, incliné d’un angle
α=20° par rapport à l’horizontale. g= 9,8m.s-2.
Les forces de frottement sont équivalentes à une force
f
opposée à la vitesse et de valeur
supposée constante
f
=40N.
1.1- Déterminer la valeur de l’accélération du mobile au cours de la montée. (1pt)
1.2- Au bout de combien de temps sa vitesse s’annule-t-elle ? (1pt)
1.3- Quelle est alors la distance parcourue sur le plan incliné ? (1pt)
1.4- Le mobile redescend ensuite.
1.4.1- Quelle est l’ l’accélération du mobile au cours de la descente ? (1pt)
1.4.2- A quelle vitesse le mobile repasse-t-il au point de départ ? (1pt)
EXERCICE II . : Mouvement d’un projectile (5pts)
Un projectile est lancé à partir d’un point O, Origine du repère choisi
),,;( kjiO
. Le vecteur
vitesse initiale
0
v
est dans le plan vertical
),( ki
et fait un angle α avec le vecteur unitaire
i
horizontal.
Le champ de pesanteur est donné par
kgg
avec
g
= 9,8m.s-2.
2.1- Représenter sur un schéma le repère choisi et les vecteurs
0
v
et
g
. (1pt)
2.2- Quelle est la nature du mouvement du projectile après son lancement. (1pt)
2.3- Les équations du mouvement du projectile s’écrivent :
sin
cos
o
o
vgtz
vx
tvt
g
z
tvx
o
o
sin
2
cos
2
2.3.1- Déterminer l’équation de la trajectoire du mobile. (1pt)
2.3.2- Trouver l’expression de la flèche de cette trajectoire. (1pt)
2.3.3- Quelle est l’expression de la portée de ce mouvement ? (1pt)
2.3.4- Trouver la valeur de l’angle α pour laquelle la portée est maximale. (1pt)
EXERCICE III . Cinématique (5pts)
Un solide en translation décrit une trajectoire rectiligne (xx/) d’origine O et de vecteur unitaire
i
.
Le début du mouvement correspond à l’instant t=0. Un point du solide est repéré par son abscisse
x
:
ixMO
. L’équation horaire de sa trajectoire s’écrit :
3624²3  ttx
(
x
en mètre et t en
seconde).
3.1- Déterminer les expressions des vecteurs vitesse et accélération du centre d’inertie du solide. (1pt)
3.2- Quelles sont les conditions initiales (à t=0) portant sur le vecteur position et le vecteur vitesse ? (1pt)
3.3- A quelles dates le mobile passe-t-il par l’origine de l’axe (
x
=0) ?
Donner le sens des vecteurs vitesses à ces dates. (1pt)
3.4- A quelle date la vitesse s’annule-t-elle ? Sur quels intervalles de temps le mouvement
est-il accéléré ? Retardé ? (2pt)
1/2
SEQUENCE : 2 ; CLASSE : Tle SE
DUREE : 2 heures ; COEF. 2

EXERCICE IV . : Théorème du centre d’inertie (5pts)
4.1- Appliquer le Théorème du centre d’inertie à l’objet de masse m et donner l’expression de
l’accélération linéaire a en fonction de m, g et la valeur T de la tension du fil.
(1pt)
4.2- Appliquer la Relation fondamentale de la dynamique à la roue en rotation et donner l’expression de
l’accélération angulaire de la roue en fonction de T, R et JΔ. Déduire l’expression de
l’accélération linéaire. (1.5pt)
4.3- A partir des deux relations précédentes, déterminer les expressions de la tension T de la
corde, de l’accélération linéaire a et de l’accélération angulaire
en fonction de m, JΔ, g et R. (1.5pt)
4.4- Calculer a, T et
sachant que M=2kg, R=30cm, JΔ= 0,09 kg.m² ; m=0,5kg. (1pt)
2/2
(Δ)
O
R
Une roue de rayon R, de masse M et de moment d’inertie
JΔ, tourne sans frottements autour d’un axe horizontal.
Une corde inextensible de masse négligeable, enroulée
autour de la roue, supporte un solide de masse m.