Travail d`études secondaires 2010 Physique 514

Travail
d'études
secondaires
2010
Physique 514
Le travail et la puissance
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1. Si tu forces contre une porte verrouillée, produis-tu un travail mécanique? Pourquoi?
2. Si tu retiens un cheval en l'empêchant d'avancer, produis-tu un travail mécanique?
Pourquoi?
3. Un tracteur tire sur une charrette avec une force de 3 000 N. L'ensemble se déplace alors
à une vitesse constante sur un parcours en ligne droite de 200 m.
L'ensemble tracteur-charrette produit-il un travail mécanique? Pourquoi?
4. Quels sont les deux facteurs dont dépend le travail mécanique?
5. Un ouvrier pousse un chariot avec une force de 50 N. Quel travail mécanique ses muscles
ont-ils fait si le chariot a été déplacé sur une distance de 8 mètres.
Pour les problèmes 6 à 12 on suppose dans tous les cas que le frottement est
négligeable et que la force est parallèle au déplacement.
6. Une force de 600 N est exercée sur un wagonnet, parallèlement aux rails. Sous l'effet de
la force, le wagonnet se déplace d'une distance de 200 mètres. Quel est le travail accompli
par la force?
7. Une force de 80 N s'exerçant sur une masse de 2 kg la fait se déplacer d'une distance de
5 m parallèle à la force. Quel est le travail accompli?
8. Pour tirer une auto sur une distance de 15 m, une remorque dépense 37 500 J. Quelle est
la force exercée?
9. Pour pousser une chaise sur une distance de 500 cm, on exerce une force de 10 N. Quel
est le travail accompli?
10. Pour arrêter un train dont la vitesse est de 20 m/s, les freins exercent une force totale de
20 000 N durant 25 secondes. Quel est le travail fait par les freins?
Rappel : a = (v – vi)/Δt et v2 – vi2 = 2ad

11. Une force de 200 N s'exerce sur une masse au repos de 5 kg pendant 10 secondes. Quel
est le travail accompli? (On suppose qu'il n'y a pas de frottement et que la force est parallèle
au déplacement)
12. Deux hommes font un concours pour élever un poids en haut d'une poulie à 1 mètre du
sol. Les deux exercent une force de 75 N. Le premier le monte à une vitesse de 10 cm/s.
Le second le monte à une vitesse de 20 cm/s.
I. Quel homme a pris le moins de temps pour monter le poids?
II. Quel est le travail mécanique effectué par chacun?
III. Le temps mis pour effectuer un travail a-t-il un effet sur la valeur de ce travail?
13. Une force constante de 20 N, faisant un angle de 45° avec le sol, est appliquée sur un
objet, le faisant déplacer sur le sol d'une distance de 60 mètres. Détermine le travail effectué
par la force. On considère que le frottement est nul.
14. Un homme tire sur un traîneau avec une force de 60 N faisant un angle de 30° avec la
direction du déplacement. La distance parcourue par l'homme et le traîneau est de 300
mètres. Quel est le travail fait par l'homme? On considère que le frottement est nul.
15. Un wagonnet se déplace sur un rail horizontal dans la direction de l'est, à une vitesse
constante. On lui applique soudainement une force de 1 200 N, faisant un angle de 120° avec
la direction du déplacement, sur une longueur de 20 mètres. On considère que le frottement
est nul.

I. Quelle est la grandeur, la direction et le sens de la composante Fd (parallèle au
déplacement) de la force?
II. Quelle est la sorte de travail effectué par la force et quelle est la grandeur de ce travail?
16. Une personne exerce une force horizontale de 200 N sur un corps et le fait glisser à
vitesse constante sur une distance de 10 m.
I. Quel est le travail effectué par la personne pour vaincre les forces de frottement?
II. Quelle est la force de frottement?
III. Quel est le travail effectué par cette force de frottement?
17. Un enfant tire avec une force de 100 N un traîneau à vitesse constante sur une surface
horizontale. Si l'angle entre la force de traction et le déplacement est 30° et que le
déplacement est 5 m, calcule:
I. La force parallèle au déplacement.
II. Le travail fait pour vaincre la force de frottement.
III. Le travail fait par la force de frottement.
18. Un homme pousse un piano de masse 300 kg. Chacune des quatre roues offre un
frottement de 22 N. Il le pousse sur une distance horizontale de 4 m.
I. Quelle est la force exercée par l'homme?
II. Quel est le travail fait par l'homme pour vaincre la force de frottement?
19. Quel travail faut-il fournir pour soulever un livre de physique dont la masse est 2 kg si
celui-ci est par terre et qu'il faut le placer sur une table à 1 m du sol?

20. À quelle hauteur peut-on soulever une masse de 5 kg si le travail mécanique dépensé est
60 J?
21. Un objet est à 10 m du sol. Son poids est de 15 N. Il tombe au sol.
I. Calcule le travail fait par la terre sur lui.
II. Quel travail faut-il fournir pour le remettre en place?
22. Un escalier compte 18 marches distantes d'une hauteur de 20 cm chacune. Un homme
prend un sac de 10 kg sur le plancher d'en bas et le monte sur une table à 70 cm au-dessus
du plancher d'en haut. Quel travail a-t-il fait?
23. Une rampe possède les caractéristiques suivantes:
Quel travail mécanique contre la pesanteur faut-il développer pour monter une charge de 3
kg. On suppose que le frottement est nul.
24. Une masse initialement au repos est accélérée jusqu'à 10 m/s en 5 secondes. On néglige
les forces de frottement. La masse est de 2 kg. Calcule le travail nécessaire pour vaincre
l'inertie.
25. Une balle de fusil sort du canon à 600 m/s. Quel est le travail fait sur cette balle pour
qu'elle atteigne cette vitesse si celle-ci a une masse de 10 grammes?
26. Une auto roulant à la vitesse de 12 m/s accélère jusqu'à une vitesse de 16 m/s. Si la
masse totale du véhicule est de 2 000 kg, calcule le travail nécessaire pour vaincre l'inertie.
On suppose les forces de frottement nulles.