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Contrôle n°4  Physique
Première S2
13 / 12 / 2010
55 minutes
Exercice n°1 :  (15 points et 1 point de bonus)
e ; c'est-à-dire que 1 cm sur l'enregistrement représente 10 cm en réalité.
1. Quel est le mouvement de la boule de pétanque 
2. Donner les caractéristiques des vecteurs vitesses des points M3 et M5.
3. Tracer les vecteur vitesse en M3 et M5 sur l'enregistrement a. de l'annexe de l'exercice n°1.
4. En déduire le tracé du vecteur variation de vitesse en M4 sur l'enregistrement b. de l'annexe de l'exercice n°1.
5. Cochez la bonne réponse :
Au cours du mouvement la valeur du vecteur variation de vitesse :  diminue.  reste constante.  augmente.
6. Étude du lien entre les forces s'exerçant sur la boule de pétanque et son mouvement. On néglige dans cette question
toutes les actions dues à l'air.
6.1. Faire le bilan des forces s'exerçant sur la boule. Comment nomme-t-on alors cette chute ?
6.2. Justifier alors le mouvement de la boule de pétanque trouvé dans la question 1. en utilisant une des lois de
Newton.
7. La masse m de la boule est de 715 g et son volume V est de 2,1×10-4 m3. L'intensité de la pesanteur g est égale à
    et la masse volumique  égale à 1,2 kg.m-3
7.1. Quelle est la valeur du poids de la boule ?
7.2. Quelle est la valeur de la poussée d'Archimède s'exerçant sur la boule de pétanque ?
7.3. Peut-on raisonnablement négliger la poussée d'Archimède ? Justifier votre réponse par un calcul.
7.4. (Question bonus) Quelle autre force exercée par l'air a-t-on aussi négligé ?
Exercice n°2 : étude des forces sur une caisse en mouvement. (11 points et 3 points de bonus)
 et complètement lisse entre les points A et B en
exerçant une force constante 
A et B la vitesse est constante. On néglige toutes les actions 
1. Placer sur le schéma de l'annexe de l'exercice n°3 l'angle , le centre de gravité G de la caisse et en pointillé la
direction du câble (qui passe par G).
2. Que signifie que la force  est constante ? Le poids est-il force constante ?
3.  objets interactions). Quelle est la
direction de chaque force ? Justifier vos réponses. Compléter le schéma de l'annexe de l'exercice n°3 en représentant
ces forces au centre de gravité G de la caisse.
4. Quelle relation lie ces forces ? Pourquoi ?
5. (Question bonus) En déduire  des valeurs des différentes forces appliquées à la caisse en fonction
de m, g et .
Exercice n°3 : les lois de Newton. (4 points et 1 point de bonus)
1. Les lois de Newton permettent- :
a.  ?
b.  ?
c. si la force exercée sur un corps devient égale au vecteur nul, le
 ?
Justifier vos réponses.
2. Que pensez-vous de la scène ci-contre ?
3. (Bonus) Peut-
sens contraire du mouvement ? Citer des exemples pour justifier
votre réponse.

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Nom :
Annexes des exercices n°1 et n°3
1
a. Tracé des vecteurs vitesse b. Tracé du vecteur variation de vitesse
Schéma de l'exercice n°2
M0
M2
M4
M6
M0
M2
M4
M6
B
A

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Correction
Exercice n°1 : [15+1]
1. La boule de pétanque a mouvement rectiligne accéléré selon la verticale dans le référentiel terrestre. En effet la
trajectoire est une droite et la distance entre deux points consécutifs, séparés par un même intervalle de temps (100
ms) augmente au cours du déplacement. [2]
2. Les caractéristiques des vecteurs vitesses des points M3 et M5 sont : [3]
Point
M3
M5
le point M3
le point M5
Direction
la droite verticale (M0M7)
Sens
-à-dire de M0 vers M7
Valeur
Attention : on parle de direction pour le vecteur vitesse et de  (ou de direction) pour le vecteur force.
3. On choisit comme échelle : 1 cm représente 0,5 m.s-1. Voir figure ci-contre. [1,5]
a. Tracé des vecteurs vitesse b. Tracé du vecteur variation de vitesse
4. Par définition le vecteur variation de vitesse 
 au point M4 est donné par la relation :  . Voir le tracé sur
l'enregistrement b. ci-dessus. [1,5]
5. Au cours du mouvement la valeur du vecteur variation de vitesse reste constante. [0,5]
6. Étude du lien entre les forces s'exerçant sur la boule de pétanque et son mouvement.
6.1. La seule force qui s'exerce sur la boule de pétanque est son poids  . Par conséquent la boule de pétanque est
en chute libre. [1,5]
6.2. deuxième loi de Newton la direction et le sens du vecteur variation de vitesse et de la résultante des
forces doivent être identiques. Ce qui est bien le cas ici car la résultante des forces exercées sur la boule de
pétanque est son poids  qui à une direction verticale et est dirigé vers le bas comme le vecteur variation de
vitesse : les vecteurs  et  sont colinéaires et de même sens à chaque instant. [2]
M0
M2
M4
M6
M0
M2
M4
M6
M3
M5

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y
7. Étude des valeurs des forces.
7.1. Par définition, on a :      , soit :     . La valeur du poids de la boule est de 7,0 N. [1]
7.2. La valeur de la poussée d'Archimède s'exerçant sur la boule de pétanque est de 2,5×10-3 N. En effet cette valeur
A (en N) est donnée par la relation :        ; soit :            [1]
7.3. Oui on peut raisonnablement négliger la poussée d'Archimède car sa valeur est environ 3000 fois inférieure à
celle du poids de la boule de pétanque. En effet : 
   . [1]
7.4. On a aussi négligé la résistance de l'air. [1]
Exercice n°2 : [11+3]
1. Voir le schéma ci-dessous. [1,5]
2. Cela signifie que la force 
 garde tout au long du mouvement les mêmes directions, sens et valeur. Oui le poids 
est une
force constante. [2]
3. On étudie le mouvement de la caisse dans  les forces
 :
 le poids de la caisse :  ;
 la réaction du plan incliné :  ;
 la tension du câble : 
.
La direction ou droite , celle de la réaction du plan incliné est
perpendiculaire au plan car on le suppose lisse donc sans frottement (donc sans réaction tangentielle) et
celle de la tension du câble matérialisée par la direction de ce câble. [6]
4.                   
mouvement rectiligne et uniforme (première  
relation :  . [1,5]
5. Par définition, on a :     . En utilisant le schéma ci-contre, on a :   
, soit :       ,
et :   
, soit :       . [3]
Exercice n°3 : [4+1]
1. Les réponses à ces questions font intervenir les première et deuxième lois de Newton.
a. Nonun corps peut-
lui. [1]
b. Oui, car corps varie, la somme
, donc le corps est soumis à une
force. Attention une vitesse est un vecteur, donc sa direction, son sens ou sa valeur peuvent varier. [1]
c. Non, loi ou principe de l
particulier une vitesse constante. [1]
2. Cette scène est impossible la première loi de Newton (si on néglige le poids et les forces exercées par
) les 
aucune force dans le référentiel terrestre ils devraient garder un . [1]
3. Nonla cas. En effet lors de la marche sur une surface rugueuse la réaction du sol exercée sur le
dans le sens du mouvement et propulse don
 [1]
G
y
G
G
G
B
A