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.
2.
3.
4.
Indiquer toutes les forces s’exerçant sur ce système en précisant systématiquement leurs
caractéristiques. (1,5pts)
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)
Calculer le travail de la force f lors du déplacement considéré. (0,5pt)
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 V C. (1,5pts)