1S DEVOIR SURVEILLE N°7 Durée 30min NOM

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1S DEVOIR SURVEILLE N°7 Durée 30min NOM
Vous porterez une attention particulière à la rédaction et à la présentation de votre copie. Les formules et lois utilisées seront
indiquées. Le professeur ne répondra pas à vos questions durant le DS.
PHYSIQUE
Données : intensité de la pesanteur : g = 9,81N.kg-1
I) :(sur 3.5 pts) Pour mouvoir une gabarre (sorte de barque) sur une rivière, un filin est relié de la gabarre à un tracteur.
Le filin exerce sur la gabarre une force constante de valeur F = 47 kN dont la droite d’action fait un angle de 20°
avec la direction de déplacement rectiligne de la gabarre (le long des rives de la rivière). La longueur du parcours est
AB =1,3 km.
1)
a) Schématiser la situation, vue du dessus, en représentant : la force de traction
F
, l’angle , le vecteur
déplacement, noté
AB
.
b) Déterminer l’expression du travail de la force de traction
F
lors de ce déplacement. Faire ensuite
l’application numérique.
c) Le déplacement s’effectue en t = 30min. En déduire la puissance de la force exercée par le filin.
2)
a) Représenter, vue de côté, la gabarre et la force de poussée d’Archimède, notée ,exercée par l’eau sur la
gabarre.
b) Après l’avoir justifiée, indiquer la valeur du travail effectué par cette force lors du déplacement.
II) Embarquement immédiat :(sur 6.5 pts)
Au service de tri des bagages d’un aéroport, une valise de masse m est posée au sommet d’un toboggan rectiligne
incliné d’un angle par rapport à l’horizontale. La valise glisse vers le bas, à vitesse constante.
A) 1) En utilisant une des lois de Newton dont vous préciserez le nom, donner la relation qui existe entre le
poids
P
de la valise et la force
R
exercée par le toboggan sur la valise.
2) Exprimer alors
R
en fonction de
P
.

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B)
1) Déterminer l’expression du travail du poids
P
au cours d’un déplacement
AB
sur ce « toboggan » an
fonction de m, g , AB et . Vous compléterez ci dessous le schéma illustrant votre démarche. La valise
sera représentée par son centre d’inertie , soit un point.
2)
a) Donner l’expression générale permettant de déterminer la travail de la force
R
sur ce
déplacement (en fonction de
R
et
AB
).
b) A l’aide de la question A)2), en déduire l’expression du travail de la force
R
sur ce
déplacement.
C) On décompose la force
R
en deux composantes
Rn
et
Rt
, respectivement normale et tangente au plan
incliné telles que
R
=
Rn
+
Rt
.
1) Représenter les forces
P
,
R
,
Rn
et
Rt
sur le schéma précédent (utiliser une couleur par force).
2) Après justification , donner la valeur de WAB (
Rn
).
3) Donner l’expression de WAB(
Rt
) en fonction de AB et Rt.
4) Sachant que
)()()( Rt
WAB
nR
WAB
R
WAB 
, en déduire l’expression de Rt, intensité de la force de
frottement, en fonction de m, g et .
5) Faire l’application numérique pour calculer la valeur de Rt.
Données : m = 12kg = 30° intensité de la pesanteur : g = 9,81N.kg-1 (AB=6,0m)