Aurelie juin 2001

exercices niveau 1ère: kiné Rennes 2001
exercices suivants : le pendule oscille
1

le jongleur

Un jongleur joue avec 6 balles identiques. A l'instant t, les six balles sont en l'air à la même altitude sur les trajectoires indiquées en pointillés sur la figure. On a également représenté les vecteurs vitesses des balles à cet instant t.

A cet instant t analyser si une ou des forces s'exercent sur ces six balles (on négligera toutes les actions dues à l'air) et choisir l'affirmation qui vous paraît correcte parmi les quatre proposées ci-dessous.

- Les six balles sont soumises à une même force.

- Les six balles sont toutes soumises à des forces différentes.

- Certaines parmi ces six balles sont soumises à des forces identiques, lesquelles ?

- Certaines parmi ces six balles sont soumises à des forces différentes, lesquelles ?

 


corrigé

Les balles identiques sont soumises à une même force constante en direction, norme et sens : le poids.

Les frottements sur les couches d'air sont négligés.

Par contre les conditions initiales, concernant la vitesse étant différentes, les trajectoires sont de nature différentes.


2

du lait chaud

 Dans un café on voit le serveur réchauffer le lait en faisant condenser de la vapeur d'eau dans un récipient en acier inoxydable contenant le lait. Le récipient a une masse m1=120g, il contient un volume V=300 mL de lait, le tout à la même température q1=10°C. La vapeur d'eau arrive à la température q 2==100°C. Elle se liquéfie puis se refroidit jusqu'à une température q 3==50°C qui est aussi la température finale du lait et du récipient. On suppose qu'au cours de l'opération les pertes thermiques sont négligeables.

1. Calculer la masse théorique de vapeur d'eau nécessaire à cette opération.

2. Quel volume d'eau liquide a t-on ajouté au lait

 

Capacité thermique massique du lait et de l'eau 4180 kJ kg-1K-1.

Capacité thermique massique de l'acier 446 kJ kg-1K-1.

Chaleur latente de vaporisation de l'eau à 100°C : 2,26 106 J kg-1.

Masse volumique de l'eau et du lait 1 g/mL.

 


corrigé

Le lait et le récipient se réchauffe et gagnent de l'énergie :

exprimer les masses en kg

(0,12 +446 + 0,3*4180)(50-10 )=(53,52 +1254)*40 = 52300,8 J.

une masse m (kg) de vapeur se condense à 100°C et libère : 2,26 106 m joules

m (kg) d'eau issu de la condensation se refroidissent de 100°C à 50 °C :

m*4180*(100-50 ) = 2,09 105 m joules

énergie totale libérée par le corps chaud : 2,469 106 m joules

l'énergie libérée par le corps chaud est gagnée par les corps froids:

2,469 106 m = 52300,8 J.

m = 21,2 g.

volume d'eau liquide ajouté au lait : 21,2 mL.

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