0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0 1 2 3 4 5 6
Exercice 1 : Travail d’une force.( 7 points )
Un brancardier ramène un patient dans sa chambre sur un chariot roulant.
1. Dans une première étape, il parcourt un couloir de 15 mètres de long dont le sol est horizontal. La masse de l’ensemble chariot + patient est égal à 60 kg. Les forces appliquées au système sont le poids, la force de poussée du brancardier la force de frottement des roues sur le sol et la force exercée par le sol.
1.1. Sur le schéma suivant, identifier chacune de ces forces.
1.2. Sans faire de calcul, justifier le fait que la force de poussée exerce un travail positif.
1.3. Justifier le fait que le travail des forces P et
RN est nul.
1.4. Calculer les travaux des forces F et
f .
Données : f = 20 N et F = 100 N.
2. Dans un second temps, le brancardier prend l’ascenseur. Il monte le patient du premier au troisième étage. Calculer le travail du poids pendant le mouvement, si on considère que monter un étage revient à s’élever de 2,50 m.
Exercice 2. Freinage d’urgence. ( 13 points )
Un véhicule roule en ligne droite sur une route horizontale à la vitesse de 72 km.h-1. Soudain, le conducteur aperçoit un obstacle sur la route. Il actionne les freins et s’arrête.
1. Montrer que la vitesse de déplacement du véhicule avant le freinage vaut 20 m.s-1 . 2. L’énergie cinétique d’un système en mouvement de translation est donnée par la relation
Ec = 1 2 m v2.
2.1 Préciser les noms et unités légales de chaque grandeur présente dans la relation précédente.
Déterminer l’énergie cinétique Ec1 du véhicule avant le freinage. Donnée : mvéhicule = 1000 kg 2.2 Déterminer l’énergie cinétique du véhicule Ec2 lorsqu’il est à l’arrêt.
2.3 En déduire la variation de l’énergie cinétique du véhicule pendant la phase de freinage.
3. Pendant la phase de freinage, seule la force due aux freins travaille. L’expression de son travail est WAB
F = –3600 x dF où dF est la distance parcourue pendant le freinage.
3.1 Justifier le signe moins dans l’expression du travail de la force de freinage.
3.2 En appliquant le théorème de l’énergie cinétique, calculer la distance de freinage dF.
4. Un ordinateur portable de masse m = 5 kg était posé sur la plage arrière du véhicule. N’étant pas attaché, il ne va pas subir le freinage du véhicule et continue son mouvement rectiligne avec la vitesse de 20m.s-1 . Son énergie cinétique est de 1200 J. Il vient frapper le conducteur. En exploitant la courbe ci contre qui indique l’énergie cinétique au sol d’un
objet de masse m = 50 kg qui tombe en fonction de l’altitude de départ, conclure quant au danger de laisser un objet posé sur la plage arrière d’un véhicule en mouvement.
Classe de TSTS3 Devoir n° 9 28 mai 2014
P
F RN
f
Ec en J
h en m
