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T STI2D Exercices 2
Physique Chimie
Chap 10 : Forces, travaux et puissances
TRANSPORT
EXERCICE 1 :
Document 1 : Frottement fluide (Wikipédia)
En mécanique des fluides, la trainée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un fluide soit en automobile, la force qui s'oppose à l'avancement du véhicule dans l'air. Il est donc dans l'intérêt des constructeurs de diminuer la traînée, force à l'origine d'une augmentation de la consommation en carburant et d'une dégradation de la vitesse de pointe en ligne
Cette traînée s'exprime :
Avec
: Masse volumique de l’air (1,2 kg/m3) ;
: Vitesse du véhicule par rapport à l'air (en m/s) ; : Section transversale maximale d'un véhicule ou surface
frontale (en m2) ;
: Coefficient de trainée (sans unité).
Document 2 :
Le Cx du coupé Audi TTest de 0,30. Elle présente une surface frontale de 1,99 m2.
QUESTIONS :
1/ Calculer l’intensité de la force de trainée à 65 km.h-1 puis à 130 km.h-1. Commenter.
2/ La voiture roule à une vitesse constante de 130 km.h-1 sur 20 km d’autoroute.
Calculer le travail exercé par la force de traînée. Commenter.
3/ Au cours de ce trajet, la puissance de traction développée par la voiture est de 35 ch. (1 ch = 736 W) a/ Calculer la valeur de la force de traction qui s’exerce sur la voiture.
b/ La force de traction est-elle une force motrice ou une force résistante. Expliquer.
4/ Pourquoi l’intensité de la force de traction est-elle supérieure à celle de la traînée alors que la voiture roule en ligne droite à vitesse constante ?
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Physique Chimie
Chap 10 : Forces, travaux et puissances
TRANSPORT
EXERCICE 2 :
Document 1 : Ascenseur d’une résidence
La vitesse de l’ascenseur (supposée constante) : 1,2 m.s-1 Les forces de frottements sont évaluées à 53 daN
La hauteur entre le sous-sol et le dernier étage est de 25 m.
1 daN = 101 N ; g=9,81 N.kg-1
L’ascenseur monte à vitesse constante depuis le sous-sol jusqu’au dernier étage : 1/ Représenter qualitativement sur le schéma les forces exercées sur l’ascenseur.
2/ Calculer le travail du poids au cours de la montée.
3/ Calculer le travail des forces de frottements au cours de la montée.
4/ Calculer le travail de la force F de traction du moteur au cours de la montée.
5/ Calculer la puissance du moteur.
EXERCICE 3 :
Document 1 :
Goudurix sont des montagnes russes en métal à places assises construites pour le Parc Astérix La durée du parcours est de 1 min 20 s , la chute et les inversions totalisent 52 s.
Au bas de la première chute, d’une hauteur de 32,9 m, le bolide atteint la vitesse de 80 km/h en étant parti d’une vitesse initiale négligeable.
La masse du bolide complet est autour de 4 tonnes. (28 personnes à bord de 7 voitures enchainées de 4 places l’une derrière l’autre)
Le rail exerce sur le bolide une force qui a 2 composantes : l’une RN est perpendiculaire au rail, l’autre RT est parallèle au rail.
Les frottements de l’air fair ne sont pas négligés.
1/ On appelle f la force de frottement globale. De quoi est-elle composée ? Quel est son sens ? 2/ Représenter un schéma montrant le bolide dans la pente avec les forces qui s’exercent sur lui.
3/ Ecrire littéralement le théorème de l’énergie cinétique entre A, le sommet, et B, le bas de la chute.
4/ A partir de la relation de la question 3/ calculer le travail des forces de frottement W(f
) lors de la première chute. Expliquer chaque calcul intermédiaire ou simplification.
5/ Si les frottements n’existaient pas, quelle vitesse atteindrait le bolide en bas de la première chute ?
