Interrogation de physique de la classe de première S

Interrogation de physique de la classe de première S
Exercice N° 1. 5,5pts
Un skieur chaussé de ses skis (de masse m = 90 kg) remonte une piste en téléski à vitesse constante. Le système
mécanique étudié est l’ensemble {skieur + skis}. Il y a des frottements sur la neige. La force de frottement f à la
même direction que le vecteur vitesse et le sens inverse. Sa valeur constante vaut f = 30 N.
La remontée en téléski correspond à un déplacement AB de longueur 1250 m ; le plan de remontée forme un
angle α = 20° avec l’horizontale.
On prendra g = 10 N/kg.
1. Indiquer toutes les forces s’exerçant sur ce système en précisant systématiquement leurs
caractéristiques. (1,5pts)
2. Calculer la valeur T de la force de traction exercée par la perche sur le système de deux façons :
a. En utilisant la méthode graphique. On utilisera un schéma simplifié de l’expérience. (1pt)
b. En utilisant la méthode analytique (On détaillera chacune des étapes). (2pts)
3. Calculer le travail de la force f lors du déplacement considéré. (0,5pt)
4. Calculer le travail de la tension du câble T sur le skieur. (0,5pt)
Exercice N° 2. 6,5pts
Une voiture de masse M = 800 kg, lancée à la vitesse de valeur v = 108 km/h aborde, moteur coupé, une côte
rectiligne de pente 5% (la route s’élève de 5,0 m pour un parcours de 100 m sur la route).
1. Déterminer la valeur de l’angle α entre l’horizontale et la route. (0,5pt)
2. Quelle distance la voiture parcourt-elle dans la côte avant de s’arrêter :
a. Si l’on néglige toutes les forces de frottement et de résistance à l’avancement susceptibles de le
ralentir. (1,5pts)
b. Si l’on suppose que toutes ces forces de frottement et de résistance à l’avancement sont
modélisables par une force F, parallèle à la route, en sens inverse du mouvement et de valeur F
= 150 N. On prendra g = 9,8 N/kg. (1,5pts)
3. La voiture est maintenant au sommet de la route précédente mais dans le sens de la descente. Le
conducteur laisse le moteur coupé et desserre le frein à main. Dans les deux cas décrits à la question
précédente, calculer la valeur de la vitesse de la voiture après un parcours de 1,0 km dans cette
descente. (3pts)
Exercice N° 3. 8pts
Un skieur de masse m = 80 kg est tiré par un bateau à l’aide d’une corde faisant un angle α = 20 ° sous
l’horizontale. Il effectue le trajet AB = 50 m à vitesse constante (50 km/h) avec une force de frottement f = 107
N. En B, le skieur lâche la corde et passe sur un tremplin de longueur BC = 6 m et de hauteur 5m. Ce trajet
s’effectue sans frottement. On prendra g = 10 N/kg.
1- Faire un schéma de la situation et faire apparaître toutes les forces sur le trajet AB. (1,5pts)
2- Calculer la valeur de la force de traction exercée par le bateau sur le skieur sur le trajet AB. (1pt)
3- Déterminer le travail de toutes les forces appliquées au système entre les points A et B. (2pts)
4- Montrer que la vitesse sur le trajet BC ne peut être constante. (1pt)
5- Calculer le travail de toutes les forces appliquées au système sur le trajet BC. (1pt)
6- Calculer la somme du travail de ces forces sur ce trajet. En déduire la valeur de VC. (1,5pts)