questions de l`interro du 05-11-2005

PHYS-F-104
Interrogation du 5 novembre 2005
1. Du haut d’une tour, on laisse tomber à la verticale un boulet de 10 kg, et
simultanément on lance à l’horizontale une pierre de 0,5 kg. Lequel des deux objets
arrivera-t-il au sol le premier ? Pourquoi ? (On néglige tous les frottements).
(3 points)
2. Soit un corps animé d’un mouvement rectiligne dont l’accélération s’exprime en
fonction du temps selon la loi empirique : a = C t + D
a. Quelles sont les unités de C et D, exprimées dans le système international ?
b. Quelle est la loi donnant la vitesse en fonction du temps ?
(4 points)
3. Définir le moment d’une force par rapport à un point (définir chacune des grandeurs
utilisées). Dans quelles unités s’exprime le moment d’une force ?
(4 points)
4. Un avion volant horizontalement à la vitesse constante de 700 km/h lâche une bombe.
Peut-on calculer à quelle vitesse l’ombre de la bombe se déplace sur le sol ? Si oui, que
vaut-elle ?
(on néglige les frottements sur la bombe)
(3 points)
5. Une pierre de 10 kg est suspendue par une corde au toit d’un ascenseur.
Quelle est la tension dans la corde pour chacun des cas suivants :
a. l’ascenseur est à l’arrêt ;
b. l’ascenseur part vers le haut avec une accélération de 2 m s-2 ;
c. le câble soutenant l’ascenseur casse, et celui-ci tombe en chute libre.
La corde est supposé sans masse et inextensible ; on néglige les frottements.
(3 points)
6. Une voiture arrive à la vitesse v dans une courbe formant un arc de cercle de rayon
R. Si la route est verglacée et que tous les frottements sont nuls, quelle doit être
l’inclinaison de la route pour que la voiture ne la quitte pas ?
(4 points)
II. Exercices (20 points – 1 h.)
1. Un boulet de canon est tiré du pont d’un navire, situé 5,0 m au-dessus du niveau de la
mer, avec une vitesse de 40 m/s et à un angle de 30° par rapport à l’horizontale.
A quelle distance du navire le boulet touchera-t-il la mer ?
(5 points)
2. Un avion décrit dans le plan vertical un looping selon une trajectoire circulaire. Alors
que le pilote, de 80 kg, est au sommet de sa trajectoire, la tête en bas, la vitesse de l’avion
est de 360 km/h., et la force que le pilote exerce sur son siège est 1/3 de son poids. Quel
est le rayon de la trajectoire ?
(5 points)
3. Un bloc de 20 kg est lâché sur un plan incliné à 30°, sans frottement, à partir d’un
point situé à une hauteur de 5 m au-dessus du pied du plan.
Quelle distance parcourt-il au pied du plan incliné sur une surface horizontale avec
laquelle le coefficient de frottement cinétique est 0,2 ?
(5 points)
4. Un mobile a la structure décrite ci-dessous. Une masse de 100 g est suspendue en J.
Quelles masses doivent être accrochées en H et en I pour équilibrer le mobile ? (on
néglige les masses des éléments de structure).
(5 points)