travail et puissance d'une force exercices corrigés 1 bac Partie 1

Travail d’une force

Exercice 1 : Deux jumeaux de même masse m=75,0 kg montent au 5ème étage d'un immeuble en partant du rez-de-chaussée. Le jumeau A emprunte l'ascenseur et le jumeau B l'escalier. La distance entre le plancher du RDC et le plancher du 5ème est de 16,5 m.

1.        Quel est le travail du poids de A au cours de l'opération ?

-   Quel est celui de B?

-   Dans quel référentiel sont-ils définis ?

2.        Quel est le travail correspondant au poids de A dans le référentiel de l'ascenseur ?

Exercice 2 : Un skieur de masse m=90,0 kg descend une piste inclinée d'un angle de 14° sur l'horizontale à une vitesse constante de 70,0 km/h. Les forces de frottement de la piste sur les skis ainsi que celles de l'air ont une résultante F parallèle à la pente.

1.        Faire l'inventaire des forces agissant sur le skieur.

2.        Le principe d'inertie permet de calculer la valeur de F. Pourquoi ? Calculer F.

3.        Quel est le travail de cette force lorsque le skieur parcourt une distance de 100 m dans ces conditions ?

4.        Quelle est la puissance de F ?

5.        Quel est le travail du poids du skieur pour ce même parcours ?

Exercice 3 : Pour préparer un sportif à une compétition de lancer de poids, (m=7,30 kg), on simule son geste ; voici les résultats obtenus en notant G le centre d'inertie de la boule.

Hauteur du point O où le poids quitte la main du lanceur : 1,90m.

Hauteur maximale atteinte par le poids : 4,50m à une distance de O égale à 6,72 m (point S). Distance horizontale du lancer : 16,20m (point D).

1.        Calculer le travail du poids au cours du déplacement de O jusqu'à D.
Durée du lancer : 1,64 s.

2.        On note par M un point quelconque de la trajectoire de G.

-   Où sont situés les points M si le travail du poids W (P) de O à M est résistant ?

-   Pour quel ensemble de points ce travail est-il moteur ?

-   Pour chaque phase, la vitesse de G est-elle supérieure ou inférieure à la vitesse au moment du lâcher au point O ?

Exercice 4 : un tapis roulant est utilisé pour charger du minerai dans un wagon.

La longueur du tapis est L = 22,5 m et son inclinaison avec l'horizontale est a = 35°

1.        Faire le bilan des forces s'exerçant sur un bloc de minerai de masse M = 2 kg qui est entraîné a vitesse constante sur le tapis roulant.

2.        Calculer la valeur de la force de frottement f exercée par le tapis roulant sur le bloc de minerai (expression littérale avant application numérique).

3.        Calculer le travail de cette force de frottement lorsque le bloc parcourt toute la longueur du tapis roulant.

4.        Quelle est la puissance des forces exercées par le tapis sur le minerai transporté si la vitesse de chargement du wagon est de 1,55 tonne par minute ?