1
Nom : Classe :
Prénom : Date :
Interrogation 11 : Correctif
Connaître /10
Appliquer /13
Transférer /7
Total /30
C
/3
/3
Question 1
a) Énonce le principe d’inertie :
Lorsque la résultante des forces s’exerçant sur un corps est nulle (FR = 0), un corps au repos reste au repos et un corps en MRU reste en MRU.
b) Définis un bras de levier :
C’est la distance PERPENDICULAIRE (mesurée en mètre) entre le point d’application de la force et le point d’appui (ou axe de rotation) de l’objet.
C
/4
Question 2
Vrai ou faux ? Souligne les propositions correctes et corrige les fausses.
a) Si un corps 1 exerce une force sur un corps 2, le corps 2 exerce une force sur le corps 1. Ces deux forces ont même point d’application, même direction, même intensité et des sens contraires.
Les points d’application sont DIFFÉRENTS (un sur le corps 1, l’autre sur le corps 2)
b) La masse d’un objet est une force dont l’intensité varie en fonction de la position du corps dans l’espace.
Le POIDS
c) Un objet qui se déplace à vitesse constante et en ligne droite subit une force résultante constante.
NULLE (il faut que FR = 0 pour rester en MRU ; Si FR n’est pas nul, le corps change de vitesse)
2 d) Un objet se situant dans le champ d’attraction de la Terre exerce une force sur la
Terre.
(Vrai)
A
/5
Question 3
Deux personnes exercent une force sur un jeune arbre (en un même point). La première tire vers le nord avec une force de 300N et la seconde tire vers l’est avec une force de 400N.
a) Représente cette situation en utilisant l’échelle 1 cm → 100 N.
b) Représente la force résultante et indique son intensité.
Réponse : FR est une force de 500N orientée nord-est et de sens haut-droite.
Rem : L’image étant réalisée à l’ordinateur, impossible d’avoir des mesures précises. Il faut se référer aux grandeurs indiquées entre parenthèses. De même, impossible de mettre la flèche au-dessus des forces. Il ne faut pourtant pas les oublier !
A Question 3
Marie et Thibaut jouent sur une balançoire à bascule dont les sièges sont réglables.
Sachant que Thibaut fait 38 kg alors que Marie ne fait que 31 kg :
3 /8
a) Calcule les moments de force.
Les forces qui s’exercent sont les poids des deux enfants :
PT = 38. 9,81 = 372,78N et PM = 31.9,81 = 304,11N
Le moment de force se calcule avec la formule : M = ± F.d. Au départ, les deux enfants sont à la même distance du point d’appui, donc d : 1,2m. On obtient donc :
MT = (+) 372,78. 1,2 = 447,336 N.m et MM = - 304,11. 1,2 = - 364,932 N.m
b) La balançoire est-elle en équilibre de rotation ? Justifie.
Non, car la somme des moments de forces ne vaut pas zéro.
c) Que pourraient-ils faire pour la mettre en équilibre ? Sois précis et base-toi sur des valeurs chiffrées.
Difficile de modifier la masse, et donc le poids, des deux enfants. Il faut donc jouer sur la longueur du bras de levier. Marie pourrait reculer ou Thibaut avancer.
Sur l’image, les enfants ont l’air d’être au bout de la balançoire, j’ai donc choisi de faire avancer Thibaut. L’idée est que les moments de force doivent être égaux pour que l’équilibre soit atteint.
Il faut donc que MT = 364,932 N.m = PT . d
⟺ d = 364,932 / PT = 364,932 / 372,78 = 0,979m.
Thibaut doit donc se placer à environ 1m du point d’appui. Il doit donc avancer son siège d’un peu plus de 20 cm.
4 T
/7
Question 4
Soit la situation représentée ci-dessous, avec le chariot m1, d’une masse de 50kg, au repos.
a) Représente les forces agissant sur m1 dans cette situation, en utilisant g = 10N/kg et l’échelle 1 cm → 100 N.
b) Quelle sera la masse de m2 dans cette situation ?
a) La première force est le poids, qui vaut : P = m.g = 50.10 = 500N. Il faut donc représenter un vecteur de 5cm, perpendiculaire au sol et orienté vers le bas.
Ensuite, il faut décomposer ce vecteur en ses composantes parallèle et perpendiculaire. Vous pouvez faire cela graphiquement ou trouver les longueurs par calculs. En effet, nous avons vu que :
P⊥ = P.cos𝛼 = 500.cos30° = 433 N et P∥ = P.sin𝛼 = 500.sin30 = 250 N.
Le vecteur 𝑃 ⊥ aura donc une longueur de 4,3 cm. Il est perpendiculaire au plan incliné et orienté vers le bas. Le vecteur 𝑃∥ aura une longueur de 2,5 cm, parallèle au plan incliné et orienté bas-gauche.
Il reste à compenser ces deux forces afin que le chariot soit à l’équilibre (FR = 0).
La force de réaction du plan (𝑅) est de même intensité et direction que 𝑃⊥, mais de sens opposé. La force de retenue (𝐹) est de même intensité et direction que 𝑃 ∥, mais de sens opposé. (Voir schéma page suivante)
b) La force de retenue permet au chariot d’être à l’équilibre et est exercée par la masse m2. Son intensité est donc identique à celle de P∥. Si vous ne l’aviez pas calculée en a, il faut le faire ici :
P∥ = P.sin𝛼 = 500.sin30 = 250 N. Donc F = 250N = P2 ⟺ P = m.g = 250N ⟺ m2 = P/g = 250/10 = 25kg
5
6 A Question supplémentaire : (À faire uniquement si tu as le temps ou en prépa)
Le schéma ci-dessous montre comment exécuter un virage en natation. Décris, dans un texte suivi et en français, les forces qui s‘appliquent dans cette situation (figure 4) ainsi que leurs effets. Sois complet et cite le(s) concept(s) théorique(s) utilisé(s). Représente également ces forces sur la figure 4.
Il faut utiliser le principe des actions réciproques. Lors du demi-tour, la femme exerce une force sur le mur. Cette force (longueur choisie, par exemple 2cm) a pour origine le contact pied-mur est de direction horizontale et de sens vers la droite. Cette force agit sur le mur et n’a pas d’effet.
En réaction, le mur exerce une force de même intensité (dans l’exemple, vecteur de 2cm), de même direction, mais de sens opposé. Cette force agit sur la femme et la propulse vers la gauche.
