Mécanique : vitesse, force, énergie cinétique.
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Mécanique.
Un
scooter parcourt 10 km en 15 minutes.
Il roule
en ville, où la vitesse est limitée à 50 km/h.
Calculer
la vitesse
moyenne ( en km/h
et en m/s) de ce scooter sur ce trajet.
v moy (km/h) = distance (km) / durée (h) ; 15 min
= 0,25 h ; v moy = 10/0,25 = 40 km/h.
Puis
diviser par 3,6 : vmoy = 40/3,6 =11,1 ~11 m/s.
Il
reçoit quelques mois plus tard
une contravention pour excès de vitesse.
Les
gendarmes lui expliquent alors son erreur
en lui présentant le graphique
ci-dessous. Il
représente la vitesse en
fonction du temps, d’un automobiliste ayant lui aussi commis une
infraction.
Quel est
la nature du mouvement entre 0 et 4 min ?
La valeur de la vitesse étant constant, lemouvement est uniforme.
Quel est
la nature du mouvement entre 4 et 6 min ?
La valeur de la
vitesse diminue jusquà une valeur nulle ( arrêt).
Le mouvement est uniformément ralenti ou freiné.
Quel est
la nature du mouvement entre 8 et 10 min ?
La valeur de la
vitesse augmente : le mouvement est uniformément accéléré.
A quel
moment est-il en infraction ?
Entre 0 et environ 4,5 minutes, la vitesse est supérieure à 50 km/h :
le scooter est en infraction.
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La lune tourne
autour de la terre. Ce mouvement est comparable à celui de la terre
autour du soleil.
Quel
phénomène est responsable de ces deux mouvements ?
La gravitation est responsable de ces deux mouvements.
Le cartable de Pierre a une masse égale à 6 kg.
Quel
instrument utilise-t-on pour mesurer le poids ?
Un dynamomètre mesure l'intensité d'une force.
Quelle
valeur indiquera t-il, sachant que l'intensité de la pesanteur sur la
terre est g = 10 N/kg ?
P = m g = 6*10 = 60 N.
Sachant
que l'intensité de pesanteur est 6 fois plus faible sur la lune que sur
la terre, on souhaite comparer le poids du cartable de Pierre sur la
lune à son poids sur la terre.
Calculer
le poids du cartable sur la lune.
60 / 6 = 10 N, c'est à dire 6 fois plus faible que sur la terre.
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Le
coup franc.
Le joueur s'élance et frappe le ballon de masse m = 550 g.
Donner
la relation entre le poids, la masse et l'intensité de la pesanteur g =
10 N /kg. Indiquer les unités.
P = m g avec P, poids en newton ( N) et m : masse en kg.
Convertir
la masse du ballon en kg puis calculer le poids du ballon.
550 g = 0,55 kg. P = mg = 0,55*10 = 5,5 N.
La vitesse du ballon varie entre la frappe et l'arrivée au but,
celle-ci prend une valeur maximale en vol v = 30 m/s.
Donner
l'expression de l'énergie cinétique en précisant les unités.
Calculer
l'énergie cinétique maximale du ballon.
Ec = ½mv2 avec Ec
énergie cinétique en joules, m masse ne kg et v vitesse en m/s.
Ec = 0,5*0,55*302 = 2,475 102
~2,5 102 J.
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