Exercices supplémentaires

Exercices sur la Mécanique
A) Énergie mécanique
1- Vous fabriquez un pendule à l’aide d’une corde et d’une masse de 500g.
Vous soulevez la masse du pendule de 30 cm et vous laissez osciller.
Le frottement est négligeable.
a) À quel(s) endroit(s) l’énergie potentielle est-elle maximale ?
b) À quel(s) endroit(s) l’énergie cinétique est-elle maximale ?
c) À quel(s) endroit(s) l’énergie mécanique est-elle maximale ?
d) Quelle sont les vitesses au point B et au point D ?
2- Voici le nouveau manège de Beauce Carnaval. La masse du véhicule avec deux personnes fait 600 kg.
Tout en haut, le véhicule se déplace horizontalement à une vitesse inconnue. On fait alors une chute de
30 m, puis on décrit une boucle de 20 m de haut (point C). La vitesse au sommet de cette boucle est de
15 m/s. On termine le parcours en passant sur une colline (point E). On ne sait pas la vitesse la plus élevée
que l’on peut atteindre, mais au-dessus de la colline, elle est de 20 m/s.
Répondez aux questions suivantes en négligeant les forces de frottement.
a) Quelle est la vitesse maximale que l’on peut atteindre ?
b) Quelle est la vitesse au départ (Point A) ?
c) Quelle est la hauteur de la colline (Point E) ?
V=?
VC = 15 m/s
VE = 20 m/s
30 m
20 m
hE = ?
B) Les forces
3- Un enfant tire sur un jouet avec une force de 5 N faisant un angle de 30° avec l’horizontale. S’il existe une
force de frottement de 4,5 N qui s’oppose au mouvement. Est-ce que le jouet se déplace ?
4,5 N
4- Pierre tire un toboggan de 15 kg le long d’une colline faisant un angle de 30°
avec l’horizontale. La corde avec laquelle il tire le toboggan, en exerçant une
force de traction (F), fait un angle de 20° avec la piste.
Quelle est la force minimale (F) que Pierre doit exercer pour que le
toboggan monte ? Le frottement est négligeable.
5- Dans le schéma suivant, les deux blocs, A (80 kg) et B (50 kg), sont reliés par
un fil. L’angle du plan incliné est de 40° et le frottement est négligeable.
De quel côté se déplacera les deux blocs ?
6- Sois une masse suspendue sur le schéma suivant.
Les forces F1 et F2 valent respectivement 89,2 N et 199,8 N.
Quelle est la masse «m» ?
A
B
40°
C) Conservation de l’énergie (Master )
7- Un joueur de basket qui mesure 1,80 mètre et qui pèse 70 kg s’entraîne à sauter plus haut. Lorsqu’il fléchit
les jambes, celles-ci déploient une force de 1715 N parallèle au mouvement. À ce moment précis, l’athlète
ne mesure plus que 1,50 mètre. En négligeant l’impact du mouvement de ses bras, quelle est la hauteur
maximale que ce joueur peut atteindre ?
1,80 m
1,50 m
h=?
8- Une pierre de curling (m = 20 kg) doit être lancée à la bonne vitesse pour obtenir un tir parfait. Sachant
qu’une joueuse ayant une belle technique ne pousse pas la pierre avec son bras et que la force de frottement
sur la glace est de 0,27 N lorsqu’il n’y a aucun brossage. À quelle vitesse doit-elle lancer la pierre pour
obtenir un placement parfait ?
30 m
V=?
9- Mélanie Turgeon, cette skieuse de Beauport, s’est spécialisée dans la descente rapide et le super-G.
Supposons que Mélanie tente de descendre le plus rapidement possible une piste dont la longueur est de
1000 mètres et l’inclinaison de 30°.
Quelle sera sa vitesse au bas de la pente, si sa vitesse au départ est nulle ?
Le frottement des skis sur la neige ainsi que la résistance de l’air sont négligés.
Vous n’avez pas besoin de la masse de Mélanie. 
1000 m
30°
10- On pousse un chariot à roulettes de 5 kg sur une distance de 10 mètres à l’aide d’une force de 98 N
parallèle à un plan incliné. Le chariot possède au départ une vitesse de 15 m/s. En négligeant le
frottement, quelle est la longueur maximale que peut parcourir le chariot avant de s’arrêter ?
L=?
60°
V1 = 15 m/s
10 m
5 kg
98 N
Réponses :
1- a) Points A et C b) Point B c) Em toujours constante d) vB = 2,42 m/s et vD = 1,4 m/s
2- a) 24,8 m/s b) 5,4 m/s c) 11,1 m 3- Immobile (F⁄⁄ = 4,33N)
4- F ˃ 78,2 N 5- Du côté du bloc A (503,9 N ˃ 490 N) 6- m = 25 kg 7- hmax = 0,75 m 8- vi = 0,9 m/s 9- vf = 99,0 m/s 10- L = 63,0 m