Devoir de révision 3 - La mécanique
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Devoir de révision 3 - La mécanique Physique V 1. Une petite lune d’Uranus, Miranda a une masse de 6,59 x 1019 kg. En exploration sur cette planète, tu te surprends de la faible gravité de Miranda, qui est 125 fois plus faible que la gravité terrestre. a) Que vaut ton poids sur Miranda ? b) Quel est le diamètre de Miranda ? c) Tu arrives au haut d’une falaise dont la hauteur est impressionnante. Tu y laisse tomber un caillou et celui-ci tombe durant 12 minutes avant de toucher le fond. Quelle est la hauteur de la falaise ? 2. Un skieur de 60 kg au repos se laisse glisser du haut jusqu'au bas sur une pente haute de 30 m et longue de 120 m. La friction est de 60 N. À quelle vitesse va le skieur au bas de la pente ? 3. Le rendement du moteur d’une automobile de 950 kg est de 38%. Cette automobile roule en ville à 18 km/h. Le conducteur appuie alors sur l’accélérateur et l’auto subit une force nette de 1 200 N sur une distance de 100 m. a) Quelle est la vitesse de cette automobile après 100 m ? b) Quel est le temps requis pour parcourir cette distance ? c) Quelle énergie est dépensée par le moteur durant ce temps ? 4. Trace l’équilibrante de ce système et indique ce qu’elle vaut. Travaille sur le schéma du cahier de réponse. 5. À quelle vitesse la Terre avance-t-elle en tournant autour du Soleil ? 6. Une voiture de 1,2 tonne est au repos au bas d'une pente de 100 m inclinée à 12° de l’horizontale. Le moteur applique une force de 5 kN et l'automobile accélère vers le haut de la côte. Un frottement de 500 N s’oppose au mouvement. Calcule la vitesse de l'automobile au haut de la côte. 7. Excédé de l’attitude de Cyrano de Bergerac, le vicomte de Valvert déclare au premier acte : « Attendez ! Je vais lui lancer un de ces traits ! ... ». Il lance son trait avec une vitesse de 4 m/s et à un angle de 15E au dessus de l'horizontale. Sachant que Cyrano et le vicomte sont au même niveau, détermine la portée du trait. 8. En 1054, les astronomes chinois ont observé une supernova dans la constellation du Taureau. En fait, la lumière de la supernova a prit 6200 ans pour parvenir à la Terre. Combien de kilomètres nous séparent de cette nébuleuse ? 9. Les moteurs de la navette spatiale développent une force totale de 25 MN durant la première phase de l’ascension, laquelle dure 2 minutes et 11 secondes. À la fin de cette phase où l’accélération était variable, la navette a une vitesse de 4500 km/h, une altitude de 53 km et une masse de 360 tonnes. Considérant l’énergie totale dépensée par les moteurs et ce qui reste en énergie mécanique, détermine le rendement des moteurs. 10. Durant une des étapes du Tour de France, un cycliste parcourt une distance de 225 km en 5 heures. Une force de résistance de 30 N s'oppose au mouvement du cycliste. Quelle est la puissance moyenne développée par le cycliste durant le trajet ? 11. Un chariot de 500 g au repos est accéléré par une force motrice de 12 N. Le mouvement est enregistré à l'aide d'un chronographe ajusté à 60 Hz. Voici une copie du ruban produit. Détermine la grandeur de la force de frottement agissant sur le chariot. Utilise le dessin du cahier de réponse. 12. Un cycliste roule à 25 km/h. Il arrête de pédaler au moment où commence à monter une côte inclinée à 5°. La masse totale du cycliste et de son vélo est de 70 kg et le frottement est négligeable. Quelle distance fera-t-il sur la côte avant de s’arrêter ? 13. Une force est appliquée sur un mobile de 20 kg initialement au repos et il accélère alors uniformément. La force est appliquée sur une distance de 25 m, faisant ainsi un travail de 10 kJ. La force de frottement entre la surface du sol et le mobile est de 147 N. Quelle est la vitesse finale du mobile ? 14. Le 7 octobre 1959, la sonde spatiale Luna 3 prit la première photo de la face cachée de la Lune. Elle était à ce moment à une altitude de 63 500 km au dessus du sol lunaire. Calcule le champ gravitationnel lunaire à cette altitude. 15. Ce graphique décrit la vitesse d’un mobile se déplaçant durant 17s. Il termine sa course à 40 m à droite d’un point de référence. Où était-il 5 s après le départ ? 16. Un bélier mécanique sert à enfoncer des pieux dans le sol, comme le montre ce schéma. Un bélier soulève une lourde masse à une certaine hauteur et la laisse ensuite retomber sur le pieu, l'enfonçant un peu plus dans le sol (comme un marteau). La masse vaut 500 kg. Lorsqu'elle retombe, sa vitesse est de 16 m/s au moment où elle touche le pieu. Le moteur la remonte alors en 8,0 s. Détermine la puissance développée par le moteur. 17. Un chariot de 15 kg est maintenu au repos contre un ressort comprimé de 8 cm. La constante de rappel du ressort est de 2 500 N/m. On laisse le ressort se détendre. Détermine quelle sera la vitesse du chariot au point P, sachant que le frottement est négligeable. 18. On applique une force de 100 N sur un casse-noisettes afin de casser une ...noisette. La résistance de la coquille est de 600N. Quel est le gain mécanique du casse-noisettes ? 19. Une automobile de 1200 kg descend une pente à une vitesse constante de 36 km/h. La pente a une longueur de 75 m et est inclinée à 8°. Quelle est la quantité d’énergie mécanique éliminée par les forces d’opposition ? 20. Lucas tire son chariot avec sur une pente pas mal à pic: 16° de l'horizontale. Lucas tire son chariot de 8 kg avec une force constante de 45 N faisant un angle de 20° avec le plan. Il tire ainsi sur une distance de 12 m. Le chariot est initialement au repos et il y a un frottement de 6 N qui s'oppose au mouvement. Détermine la vitesse du chariot à la fin de ces 12 m. 21. Un satellite de 850 kg tourne autour de la Terre sur une orbite circulaire située à 600 km d'altitude. En combien de temps fait-il le tour de la Terre ? 22. Il y a un point situé entre la Terre et la Lune où le champ gravitationnel terrestre est égal au champ gravitationnel lunaire et ces deux champs s’annulent mutuellement. À quelle distance de la Terre ce point est-il situé ? Nom: Devoir de révision 3 - Physique. mTerre = 5,98 x 1024 kg mLune = 7,35 x 1022 kg mSoleil = 1,98 x 1030 kg 1. a) b) c) 2. dTerre-Lune = 3,84 x 108 m dTerre-Soleil = 1,49 x 1011 m rTerre = 6,37 x 106 m rLune = 1,74 x 106 m 3. a) b) c) 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.
