Exercice de physique

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  • Publié le : 12 décembre 2010
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Un skieur de masse m = 80 kg est tiré par un bateau à l’aide d’une corde parallèle à la surface de l’eau:

D
Données.
Pour toute question où un schéma représentant les forces est demandé, on ne se précoccupera pas du point d’application des forces. On se ramènera à un seul point.

E A L B C

g = 10 m.s-2 - Il démarre sans vitesse initiale du point A soumis à une force traction Ftraction;- Il atteint une vitesse vB à la bouée représentée par le point B; - Il effectue alors un mouvement de translation rectiligne uniforme jusqu’au bas du tremplin en C où il arrive avec une vitesse vC; - Le skieur lâche la corde en C et passe sur le tremplin CD incliné d’un angle α= 20°. - Il arrive en D avec une vitesse vD (inconnue à déterminer en fin d’exercice), puis effectue un saut; - Ilretombe sur l’eau en E. 1°) Enoncer en une phrase le théorème de l’énergie cinétique.

1 ère S

1°) DU POINT A (DEPART)

- AU POINT B (LA BOUEE).

Le skieur démarre sur le plan d’eau horizontal. Pendant cette phase, le skieur est tracté par un bateau. Il est donc soumis à une force motrice Ftraction de valeur Ftraction constante, horizontale et dirigée dans le sens du mouvement. On supposetoutes les résistances à l’avancement négligeables. 2°) Faire un bilan des forces qui s’appliquent sur le skieur ? 3°) Quelle est la nature du mouvement du skieur ? 4°) Donner l’expression littérale du travail de chaque force s’exerçant sur le skieur au cours du trajet AB. 5°) En déduire l’expression littérale de la somme de ces travaux. 6°) En déduire une expression de l’énergie cinétique au point B.7°) En déduire une expression de la valeur Ftraction de la force traction Ftraction, en fonction de m vB et L. 8°) Calculer la valeur Ftraction de la force traction Ftraction sachant que le skieur atteint une vitesse maximale à la bouée vB = 108 km.h-1 après un parcours de L = 400 m. 9°) Quelle est la puissance de la force traction Ftraction au point B ? 10°) Cette puissance est-elle constante aucours de cette phase ?

Term S

2°) DE LA BOUEE B - AU POINT C (PIED DU TREMPLIN).
11°) Quelle est la nature du mouvement du skieur ? 12°) Quelle égalité vectorielle doivent vérifier les forces appliquées au skieur ? 13°) De quelle nature est la force qui a fait son apparition par rapport au bilan précédent ? 14°) En déduire la valeur f de cette force «nouvelle». 15°) Sans calcul déterminerla valeur de la variation de l’énergie cinétique au cours de cette phase. 16°) En déduire la valeur de la vitesse vC au pied du tremplin.

3°) DU POINT C (PIED DU TREMPLIN) - AU POINT D (SOMMET DU TREMPLIN).
Le skieur aborde alors le tremplin incliné d’un angle alpha de 20° sur l’horizontale. Le contact avec la piste a lieu avec frottement f de valeur f (telle que f = 0,2 RN avec RN la valeur dela composante normale RN de la réaction) 17°) Faire un schéma représentant les forces s’appliquant sur le skieur. 18°) Faire apparaître les composantes tangentielle et normale des forces, sans tenir compte d’une échelle. 19°) Donner l’expression littérale de la valeur f de f en fonction des données du problème. La calculer. 20°) Donner l’expression littérale du travail de la force de frottementlors du déplacement considéré en fonction des données du problème. Le calculer. 21°) Dans ces conditions, quel est le travail de la réaction du tremplin sur le système ? 22°) Donner l’expression littérale du travail du poids lors du déplacement considéré en fonction des données du problème. Le calculer. 23°) En déduire l’expression littérale de la somme de ces travaux en fonction des données duproblème. Faire le calcul. 24°) Le travail total est-il moteur ou résistant ? 25°) En déduire une expression de l’énergie cinétique au point D en fonction en fonction des données du problème. La calculer. 26°) En déduire une expression de la vitesse du skieur au moment de l’impulsion du saut en fonction des données du problème. La calculer.

CHIMIE.
= 1 g.cm-3 Vm = 24,0 L.mol-1. -1 M(H) = 1,00...
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