[PDF] Physique Exercices supplémentaires Exercice 1 Détermination de la

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Physique

Exercices supplémentaires

Exercice 1

Détermination de la vitesse d'une balle

Une arme à feu est capable de tirer des balles, chacune de masse m = 20 g, avec une vitesse horizontale

0 V de valeur V0.

Dans le but de déterminer V

0, on considère un dispositif constitué d"un bloc de bois, de masse M = 1 kg,

suspendu à deux fils inextensibles, de masse négligeable et de même longueur (figure 1). dans sa position d'équilibre en G1.

Une balle frappe le bloc à la vitesse

0 Vet s"y incruste au niveau du centre de gravité G du bloc. Juste après le choc, le système (bloc, balle) se met en mouvement à la vitesse 1 V horizontale. Le pendule atteint alors un

écart angulaire maximal

= 37 o . G1 et G2 sont les positions respectives de G à la position d"équilibre et à la position la plus élevée.

Prendre le plan horizontal passant par G

1 comme niveau de référence de l"énergie

potentielle de pesanteur (figure 2). N égliger les frottements avec l"air et prendre g = 9,8 m/s2

1. Au cours d'un choc, laquelle des deux grandeurs physiques, la quantité de mouvement ou l'énergie

cinétique du système, n'est pas toujours conservée ?

2. Déterminer l'expression de la valeur V

1 de la vitesse

1

Ven fonction de M, m et V

0

3. a) Déterminer, juste après le choc, l'énergie mécanique du système (pendule, Terre) en fonction de V

0,

M, et m.

, l'énergie mécanique du système (pendule, Terre) au point G 2. c) Déduire V 0.

4. Vérifier la réponse à la question (1).

Collège des Saints Cœurs

Ain Najm

Date : octobre 2019

Classe : SV

Figure 1

G1 G2

Epp = 0

Figure 2

2 / 3 Exercice 2 Interaction mécanique

Le but de cet exercice est d'étudier certaines grandeurs physiques d'un système dont les parties sont en

interaction mécanique. Pour cela, on dispose de deux mobiles autoporteurs (A) et (B), de masses respectives m

A= et mB = 120 g, pouvant se déplacer

sans frottement sur une table horizontale. Chaque autoporteur porte à sa périphérie une lame d'acier élastique de masse négligeable. Les deux autoporteurs sont réunis en contact l'un avec l'autre,

à l'aide

d'un fil inextensible, tendu et de masse négligeable qui les entoure, de sorte que les lames soient comprimées. Le système (S) ainsi formé est au repos (Figure 1). On brûle le fil; les lames se détendent et les autoporteurs se repoussent. On a ainsi réalisé "l'explosion" du système (S) formé par les deux autoporteurs et les lames.

Les positions du centre d'inertie de chaque autoporteur sont enregistrées à des intervalles de temps, successifs

et égaux à = 50 ms. La figure (2) représente l'enregistrement, sur l'axe x'x, des positions des centres d'inertie G

A et GB des

autoporteurs après l'explosion.

1) En utilisant le document de la figure (2), montrer qu'après l'explosion :

a - chaque autoporteur est animé d'un mouvement uniforme ; b- les valeurs des vitesses de (A) et (B) sont respectivement V

A = 1,2 m/s et VB = 1 m/s.

2) Vérifier la conservation de la quantité de mouvement du système (S) lors de l'explosion.

3) En appliquant la deuxième loi de Newton

ext FdtPdsur chaque autoporteur et en admettant que la durée de l'explosion ǻ= 0,05 s est suffisamment petite pour confondre

ǻPǻ

et dt Pd a - déterminer les forces Fĺ et Fĺ exercées respectivement par (A) sur (B) et par (B) sur (A). b- vérifier la loi des actions réciproques.

4) Le système (S) possède une certaine énergie avant l'explosion.

a - Préciser la partie de (S) emmagasinant cette énergie. b- Sous quelle forme cette énergie est-elle emmagasinée? c- Déterminer la valeur de cette énergie.

Fig. 1

x 20 cm

Fig. 2

x' 24 cm

Enregistrement des

positions de GA

Enregistrement des

positions de GB A B 3 / 3quotesdbs_dbs42.pdfusesText_42

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