Dynamique 2017-2018

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Académie de Pikine-Guédiawaye                                      Année scolaire 2017/2018

Lycée de Thiaroye                                                                                                               Niveau  TS₂

BASECET APPLICATIONS DE LA DYNAMIQUE

Exercice 1 :

Un joueur de tennis renvoie une balle qui arrive à la vitesse v₁= 100 km/h. Après la frappe, la balle part à la vitesse

 v₂ = 160 km/h dans une direction identique à la direction incidente.

Une photographie faite au moment du choc permet de mesurer la force exercée sur la balle en étudiant la déformation du cordage.

L’intensité F de cette dernière est estimée à 250 N. On négligera le poids de la balle devant la force de frappe de la raquette.

1. Calculer la durée du contact balle-raquette si l’on suppose constant la valeur de la force F. On donne la masse de la balle : m = 57 g.

2. Que peut-on dire de la force exercée par la balle sur la raquette ?

Exercice 2 :

Un wagon de masse M = 40 t, initialement au repos, est tiré pendant une durée Δt = 90 s, avec une force  constante, sur une voie rectiligne et horizontale ; la vitesse atteinte est alors v = 100 km/h.

1. Montrer que l’accélération du wagon est constante.

2. Calculer la valeur de la force .

3. Quelle est la distance nécessaire pour que le wagon puisse atteindre la vitesse v dans les conditions exposées précédemment ?

Exercice 3 :

Un projectile de masse m₁ = 100 g glisse sur la surface d’un lac………..télécharger document PDF pour voir tout le document ………… gelé et rencontre une pierre de masse m₂ = 70 g qui est immobile.

Le projectile rebondit sur la pierre, sa nouvelle direction faisant ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………un angle α = 30° avec la direction de sa trajectoire initiale, tandis que la pierre part dans une direction faisant l’angle β = 50° avec la direction initiale du projectile (voir figure ci-dessous).                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

La vitesse du projectile avant le choc est v₁ = 10 m/s

1. Calculer sa vitesse v’₁ ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………le choc.

2. Y a-t-il conservation de l’énergie cinétique au cours du choc ?

Exercice 4:

On néglige tous les frottements et on prendra g = 10 m/s². La piste de lancement d’un projectile M est située dans un plan vertical ; elle comprend une partie rectiligne horizontale ABC et une portion circulaire CD, centré en O, de rayon R = 1 m, d’angle au centre α = 60° (fig. ci-contre).

Le projectile M, assimilable à un point matériel de masse m = 0,5 kg, est lancé sans vitesse initiale, suivant AB, avec une force constante ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………, horizontale, s’exerçant entre A et B sur la distance AB = 1 m.

1. Quelle intensité minimum faut-il donner à ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ………… pour que le projectile quitte la piste en D ?

2.  a) Avec quelle vitesse ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………projectile quitte-t-il la piste en D quand F = 150 N ?

b)   Donner l’équation de sa trajectoire

dans un repère orthonormé d’origine D (………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………à ABC.

3. En déduire la hauteur maximale atteinte au-dessus de l’horizontale ABC ?

1. Quelle est l’intensité de la force exercée par le projectile sur la piste, lorsqu’il quitte, en D, avec la vitesse ?                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

Exercice 5 :

Un sauteur à ski, de masse M = 75 kg, s’élance sur un tremplin dont la piste, de longueur 150 m, est située entre l’altitude 1540 m et

 l’altitude 1440 m. Ce tremplin se termine par une partie horizontale ( voir fig. ci- contre ).

1. Quelle est la valeur de la vitesse du sauteur quand il ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………les frottements de la neige sur les skis  sont équivalents à une force de valeur constante et égale à 400 ?

On prendra g = 10 m/s².On négligera le frottement de l’air sur le skieur.

2. La piste d’atterrissage est plane et inclinée à 45° par rapport à l’horizontale. Elle passe par un point A situé sur la verticale du point O, à 5 m en dessous de ce dernier. Déterminer à quelle distance du point A le skieur touche le sol.

Exercice 6 :

Les deux plaques (A et B) horizontales de longueur L et séparées par une distance d, constituent un condensateur plan. On travaille dans le repère R = (………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………où le point O est équidistant des deux plaques (voir fig. ci-dessous)

Toute l’expérience a lieu dans le vide et on néglige les forces de pesanteur.

Un faisceau de protons homocinétique, émis en C à la vitesse nulle, est accéléré entre les points C et D, situé dans le plan

………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………Il pénètre en O, en formant l’angle  α  avec………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………, dans le champ supposé uniforme (voir figure 7).

1. Indiquer, en le justifiant, le signe de V_D – V_C.

       Calculer en fonction de U = ?V_D - V_C ? la vitesse V₀ de pénétration dans le champ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ………….

       A.N : ?V_D - V_C ? = U = 1000 V, m_p = 1,6.10^{-27 kg,  e = 1,6.10-19 C.}

2. Indiquer, en le justifiant, le signe de V_A – V_B  pour que le faisceau de proton puissent sortir par le point O’ de coordonnées (L,0,0). Etablir l’équation de la trajectoire des protons dans le repère (O, ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …………en fonction de U, U’ = ?V_A – V_B ?,  α et d. Quelle est la nature du mouvement des protons ? Calculer la valeur numérique de U’ permettant de réaliser la sortie en O’ pour  α = 30°,  L = 20 cm et d = 7 cm.

3. Dans le cas où la tension U’ a la valeur précédemment calculée, déterminer à quelle distance minimale de la plaque supérieure passe le faisceau de protons.