[PDF] 218 exercices corrigés Mécanique (98 exercices corrigés

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PHYSIQUE

TERMINALE S

218 exercices corrigés

ƒ Mécanique (98 exercices corrigés

ƒ Electromagnétisme (65 exercices corrigés)

ƒ Electricité (36 exercices corrigés)

ƒ Mécanique relativiste (19 exercices corrigés) Physique Terminale S Avant-Propos chaambane92@gmail.com

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Ce manuel a pour objectif de mettre à la disposition des enseignant et des élevés de la classe de

terminale S, un outil pédagogique progressif, clairement et abondamment illustré par des nombreux

exercices corrigés, en parfaite adéquation avec le référence de cette classe. Ce manuel vise à permettre s prérequis indispensables à la réussite également de développer leurs compétences pratiques dans le champ disciplinaire relevant du domaine de la physique Cet ouvrage répond à une double nécessité :

- Vous permettre de vous situer dans le programme de BAC en confortant votre solution à celle du corrigée.

meilleures parties. après une bonne démonstration. our les

élèves qui travaillent régulièrement.

- Souligner les mots clés et qui - Si vous coincer sur une question passez à autre chose. - Ne perdez pas beaucoup de temps à tout écrire au brouillon. - Relire avant de remettre la copie.

Je tiens à remercier les écoles (Groupe Scolaire Avenir, Groupe Scolaire Brun Trets et Lycée de Domoni

Anjouan Comores) et, toutes celles et ceux qui voudrons me faire parvenir leurs critiques, remarques ainsi

que leurs suggestion

Mohamed Soibaha CHAAMBANE

AVANT PROPOS

Physique Terminale S Programme chaambane92@gmail.com

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Programme de Physique Terminale C

Mécanique

Chapitre I point matériel

Chapitre II : Relation Fondamental de la Dynamique ( RFD)

Chapitre III : Étude Énergétique

Chapitre V : Oscillateurs Mécaniques

Chapitre VI : Particules à Grande énergie

Électromagnétisme

Chapitre VII : Champ Électrostatique uniforme ۳

Chapitre VIII : Champ magnétique uniforme ۰

Chapitre IX : Loi de Laplace

Chapitre X: Induction Électromagnétique

Chapitre XI: Auto Induction

Électricité

Chapitre XII : Dipôle (R,L)

Chapitre XIII : Dipôle (R,C)

Chapitre XIV : Oscillation électrique (Circuit (L,C) ) Chapitre XV : Circuit (R,L,C) en régime sinusoïdal forcé Physique Terminale S Tableau de Matière chaambane92@gmail.com

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I. 1. Avant-propos.........001

2. Programme de physique de la classe de terminale C ......002

II. Mouvement ..............................................................................005

1. Rappels sur le mouvement 006

2. 007

3. Corrections matériel

III. 011

1. Rappels sur la relation fondamentale de la ...012

2. 013

3. Corrections des exercices sur la relation fondamentale de la dynamique ...128

IV. Relation fondamentale de la dynamique en rotation ..015

1. Rappels sur la relation fondamentale de la dynamique en rotation

2. 017

3. Corrections sur la relation fondamentale de la dynamique

V. Étude énergétique

1. Étude 022

2. Étude .023

3. Étude ...141

VI. Mouvement

1. ...026

2. Exercices sur ...027

3. 146

VII. ...........032

1. 033

2. 035

3. Corrections sur les exercices sur le champ de gravitation ..156

1. 040

2. 042

3. Corrections sur les exercices sur le champ électrique uniforme 163

IX. Mouvement ...045

1. ..046

2. 050

3. Corrections sur les exercices sur le champ magnétique unifo....168

X. Loi de Laplace et Induction 061

1. Rappels sur la Loi de Laplace et Induction Électromagnétisme

2. Exercices sur la Loi de Laplace et Induction Électromagnétisme

3. Corrections sur la Loi de Laplace et Induction Électromagnétisme

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XI.

1. .072

2. 073

3. ...196

XII. 076

1. Rappels sur le dipôle (077

2. Exercices sur le dipôle (R078

3. Corrections des exercices sur le dipôle ..200

XIII. Dipôle 080

1. Rappels sur le dipôle (R.C... 081

2. Exercices sur le dipôle (R.C..

3. Corrections des exercices sur le dipôle (R.C204

XIV. ..084

1. ...085

2. Exercices sur l088

3. Corrections des exercices sur les oscillateurs mécaniques...208

XV. Oscillations électriques ( ci097

1. ...098

2. Exercices sur le circuit (L.C

3. ..227

XVI. Circuit ..101

1. Rappels sur le circuit (R.L.C) en régime sinusoï

2. Exercices sur le circuit (R.L.C) en régime sinusoïd

3. Corrections des exercices sur le circuit (R.L.C) en régime sinusoïdal forcé...

XVII.

1. Rappels sur Radioactivité et Particules à grande énergie ....110

2. Exercices sur Radioactivité et Particules à grande énergie ...113

3. Corrections des exercices sur Radioactivité et Particules à grande énergie....240

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Mécanique

Rappel

I. Étude

1. Vecteur Position : ܯܱ

3. Vecteur accélération :

Remarque :

Vitesse moyenne :

La vitesse moyenne du mobile entre les instants ݐଵ et

II. Etude de quelques mouvements cinématique

1. Mouvement de translation et de rotation uniforme

a)) Mouvement rectiligne uniforme (MRU)

Equation horaire (loi horaire)

b)) Mouvement circulaire uniforme (MCU) Période T: est le temps nécessaire au bout duquel le point matériel où ܽ ௗ௧ due à la variation du module du vecteur vitesse et due au changement de direction de ݒԦ

Remarque:

de montrer que ܽԦൌܽேܰ

Caractéristiques du vecteur accélération

Pour un mouvement circulaire uniforme :

2. Mouvement de translation et rotation varié

a)) Mouvement rectiligne uniformément varié (MRUV)

Lois horaires du mouvement

ݐ଴ൌ-, alors :

Relation indépendante du temps (R.T.I):

b)) Mouvement circulaire uniformément varié (MCUV)

ݐ଴ൌ-, alors :

Relation indépendante du temps (RIT):

Remarque

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Mécanique

EXERCICICE 01

On étudie le mouvement d'un mobile ponctuel M sur un axe (O ; i). Ses caractéristiques sont les suivantes: accélération: a= 4 ms-² ; abscisse initiale: xo=1 m; vitesse initiale : vo= - 3 ms-1.

1. Quelle est la nature de ce mouvement ?

2. Ecrire les expressions des vecteurs accélération, vitesse et

3. Ecrire les équations horaires du mouvement.

Représenter graphiquement x(t), v(t) et a(t).

4. Déterminer les dates auxquelles le mobile passe à

l'origine O. Quel est alors sa vitesse?

Distinguer deux phases dans le mouvement.

5. Au cours de son évolution, le mobile change-t-il de sens

de parcours ? Si oui, donner la date et la position correspondant à ce changement ?

EXERCICE 02

sa norme et sa position à t=1,5s.

3. Déterminer les composantes du vecteur vitesse ainsi que

le vecteur accélération du mobile: a)) Lorsque ce point passe par le sommet de sa trajectoire. b)) Lorsque ce point rencontre le plan z = 0. b)) Déterminer les composante tangentielle et normale du vecteur accélération. c)) Déterminer le rayon de courbure de la trajectoire

EXERCICE 03

Un point M est repéré, par rapport au repère R(O,ÇԦ ,ଌԦ sion de la trajectoire et celle de la vitesse du point M. b)) Quelle est la nature du mouvement ? Justifier.

3. a)) Déterminer la composante tangentielle de ܽ

b)) En déduire la compos la trajectoire en fonction du temps t.

EXERCICE 04

tant t est préciser sa nature. b)) En déduire les composantes cartésienne du vecteur indépendant du repère étudié.

EXERCICE 05

et préciser sa nature.

4. Calculer la valeur minimale du rayon de la courbure R.

5. Représenter graphiquement la trajectoire de M et en déduire la

vitesse de M aux points particuliers de la trajectoire.

EXERCICE 06

Dans un relais 4x100, un coureur arrive avec un mouvement

1. En prenant comme origine des espaces la position du

distances respectives parcourues par les deux coureurs.

Quelle distance aurait il parcouru ?

EXERCICE 07

Une automobile démarre lorsque le feu passe au vert avec une conducteur maintient sa vitesse constante. Lorsque le feu passe au distance ݀ൌ--݉ du feu avant celui-ci, il maintient sa vitesse Physique Terminale S chaambane92@gmail.com

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Mécanique

constante. Dans un premier temps, le camion va doubler -ci va le dépasser. et du camion respectivement.

4. Représenter graphiquement les trajectoires de

ération a(t).

5. a)) Si le camion roulait à la vitesse v2 = 30,6km/h

pourrait-ème qui sépare le

EXERCICE 08

Les mouvements du train et du voyageur considéré dans ce problème ont des trajectoires rectilignes parallèles. constante de valeur v = 6 ms-1 ; quand il est à 20 mètres du dernier wagon le train démarre avec une accélération constante de 1m/s2.

1. Ecrire les équations horaires du voyageur et du dernier

wagon considérés comme des points matériels.

2. Montrer que le voyageur ne peut pas rattraper le train.

3. Quelle sera la distance minimale entre le voyageur et le

dernier wagon ?

EXERCICE 09

constante de 86,4 km/h. freiner simultanément.

1. Montrer que les véhicules se heurtent.

2. Déterminer leur vitesse relative au moment du choc.

3. Quelle aurait dû être, la décélération minimale du second

véhicule pour éviter le choc ?

EXERCICE 10

On étudie le mouvement de chute suivant une même verticale de deux billes assimilables à des points matériels. On admet que les mouvements sont uniformément variés. Le vecteur accélération est vertical est dirigé de haut vers le bas. sol comme origine des espaces.

A quelle date atteinte elle ce maximum ?

2. Trois seconde après le départ de la bille A, on lance une

deuxième bille B verticalement à partir du même point O avec du mouvement de B dans le même repère. Quand et où les deux billes se rencontre-elles ?

EXERCICE 11

nt rectiligne part sans vitesse. Le uniformément retardé, parcourt Quelle sont, la durée du mouvement et la distance parcourue.

EXERCICE 12

Une automobile initialement au repos est soumise à une suivent le conducteur maintient sa vitesse constante. En fin te après 8m de freinage.

1. Calculer la distance †ଵ parcourue pendant la phase

on ƒଷ décélération et la durée de cette phase.

4. Calculer la durée totale du mouvement et la distance totale

parcourue par le véhicule.

EXERCICE 13

Une automobile est en mouvement rectiligne horizontal. croit de 0 à 20ms-1. ms-2.

Déduire de ces données :

a)) Le temps pendant lequel le mobile est freiné. b)) La distance parcourue à vitesse constante. c)) La durée totale du trajet.

EXERCICE 14

des travaux, un train arrivant en A avec une vitesse de module

égal à 54km/h à la marche suivante :

- De A à B, tel que AB = 125m, un mouvement uniformément retardé réduisant la vitesse en B à la valeur de 36km/h ; - De B en C, pendant 1mn un mouvement uniforme ; Physique Terminale S chaambane92@gmail.com

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Mécanique

- De C en D, un mouvement uniformément accéléré tel que la vitesse reprenne la valeur de 54 km/h en 20s.

1. Déterminer les équations horaires des trois phrases et

EXERCICE 15

voiture expérimentale part du point A sans vitesse initiale, se déplace le long de ABCD selon les phases suivantes : -A-ƒଵ=0,1m/s2 ; - phase2 : B-C : mouvement uniforme pendant 14mins;

La vitesse de la voiture est nulle en D.

1. Calculer la vitesse maximum acquise par la voiture au

cours de son parcours.

2. Calculer le temps mis par la voiture pour faire le trajet ABCD.

3. Calculer les distances AB, BC et CD.

4. Déterminer la vitesse moyenne de la voiture sur le trajet AD.

5. Ecrire les équations horaires du mouvement correspondant aux

trois phases.

6. Construire le diagramme des abscisses x(t), de la vitesse v(t) et

EXERCICE 16

1. Une rame de métro est soumise dès son départ à une

accélération constante. Au début de son mouvement, elle pénètre dans un tunnel avec une vitesse ˜଴ et parcourt à partir de Puis elle parcourt 32m pendant les deux secondes suivantes. On prendra pour origine des abscisses (x) le début du tunnel. b)) En déduire les valeurs de la vitesse ˜଴ de la rame. La rame de métro roule à vitesse constante pendant 30s (Ʌସ).

Ʌସ et la distance

parcourue entre Ʌଷ et Ʌସ a)) Calculer la distance parcourue pendant cette phase ( Ʌହ). b)) Calculer la distance totale séparant les deux stations.

EXERCICE 17

Une rame de métro effectue un trajet entre deux stations. Partant de la première station, le conducteur lance sa rame avec une station, le conducteur coupe définitivement le courant. Différentes la distance ݀ൌͳͷ--݉.

1. Ecrire les équations horaires du mouvement correspondant

aux deux phases. b)) Montrer que : En déduire la vitesse maximale de la rame entre les deux stations.

4. En utilisant les résultats de trois premières questions,

Mouvement circulaire uniforme

EXERCICE 18

1. Un point matériel M a une trajectoire circulaire de rayon R.

centripète). a)) Montrer que le mouvement est circulaire uniforme. b)) Sachant que la période T = 0,4Ɏs, quel est le rayon R du cercle trajectoire. a)) Montrer que la vitesse de M est constante et la calculer. c)) Quelle est la nature de la trajectoire de M ? Donner les caractéristiques du vecteur accélération.

EXERCICE 19

Un point M décrit un cercle de rayon r = 5cm, est repéré a)) En déduire la vitesse angulaire, la fréquence et la période du mouvement. b)) Quel est le mouvement de m, projection de M sur 0x. d)) Quel est le module de la vitesse ? Physique Terminale S chaambane92@gmail.com

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Mécanique

e)) Quelle est la nature du mouvement de M. Déterminer le vecteur accélération. Quelle est sa direction ?

Mouvement circulaire uniformément varié

EXERCICE 20

mouvement est circulaire uniformément accéléré. temps entre 0 et 4s ?

3. Quelle est la vitesse angulaire à t= 3 s ?

Quel est le nombre de tours effectués entre 0 et 4s ?

EXERCICE 21

Une roue, immobile au départ est accélérée de telle sorte que sa Après avoir tourné un certain temps à cette vitesse, la roue est freinée réguliè Le nombre total de tours étant 1560, calculer la durée totale de rotation.

EXERCICE 22

3. Lancé à vitesse ci-

au bout de 2s. a)) Calculer sa nouvelle accélération. b)) c)) Quel est le nombre de tours complets effectués pendent cette 2ème phase du mouvement.

EXERCICE 23

Un disque est a

1. Calculer sa vitesse angulaire en rad/s.

2. De quel angle aura-t-il tourné dans un intervalle de 2 secondes.

uniformément freiné en 30 secondes. Calculer sa " décélération » angulaire. subir un mouvement circulaire uniformément accéléré. a)) Calculer le temps mis pour atteindre cette vitesse angulaire si angulaire du disque est de ͹ݎܽ b)) Combien de tours a-t-il réalisés pendant ce temps ?

EXERCICE 24

abandonne le système à lui-même sans vitesse initiale, S est alors horaire de son mouvement.

2. Quelle est la vitesse angulaire de la poulie lorsque S est

ad/s et en tours/s.

3. On freine alors la poulie (lancée à la vitesse calculée au 2.) qui

a)) Quelle est la décélération angulaire de la poulie ? b)) Quelle est la durée de freinage ? Physique Terminale S Relation Fondamentale de la Dynamique chaambane92@gmail.com

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Mécanique Cours sur la R.F.D

Relation Fondamentale

De La Dynamique

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Mécanique Cours sur la R.F.D

Rappel s sur la R.F.D

I. Etude des chocs

Vecteur quantité de mouvement ( ܲ

La quantité de mouvement traduit la difficulté à modifier le Pour tout choc, il y a toujours conservation du vecteur quantité de mouvement ܲ 1. Dans un choc élastique il y a conservation du vecteur quantité de

Soit un point matériel ǃܲ

vitesse ݒଵ, vient heurter un autre point matériel ܲ choc respectivement sur ܲଵ ݁ݐ ܲ - Après le choc : Conservation du vecteur quantité de mouvement :

Projection suivant ݒԦଵ :

Remarque :

2. Et

Soit un point matériel ǃܲ

vitesse ݒଵ, vient heurter un autre point matériel ܲ choc respectivement sur ܲଵ ݁ݐ ܲ Pour un choc inélastique, les deux points matériels ont mêmes - Avant le choc : ܲ - Après le choc : ܲ Conservation du vecteur quantité de mouvement :

II. Relation Fondamentale de la Dynamique (R.F.D)

Dans un référentiel galiléen, la deuxième loi de Newton énonce que : "La variation temporelle de la quantité de mouvement d'un système est égale à la résultante des forces qui s'applique sur ce

III. Les lois de Newton

1. Dans un référentiel Galiléen, un système isolé est soit au repos soit en mouvement rectiligne uniforme.

2. La deuxième Loi de Newton ou

(T.C.I): Dans un référentiel Galiléen la somme vectorielle des forces Produit du vecteur accélération et de la masse du point matériel :

3. Troisième Loi de Newton ou

Le principe des actions réciproques

"Si un système A exerce une force ܨ système B exerce une forceܨ intensité, ayant la même direction mais de sens opposé." : Physique Terminale S Relation Fondamentale de la Dynamique chaambane92@gmail.com

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Mécanique Exercices sur la R.F.D

Exercices sur la R.F.D

EXERCICICE 01

enneigée parfaitement plane, de longueur L=OB=50m, incliné solide de masse m = 55kg. Les forces de frottement exercées par grande pente OB. a)) Déterminer les équations horaires du mouvement ; b)) Calculer la durée de la descendante ; c)) Déterminer la vitesse VB au point B. au bas de la pente.

2. Au bas de la pente de la pente, la luge aborde une piste

horizontale, la force de frottement gardent la même valeur a)) Déterminer la nouvelle accélération a sur la piste horizontale. b)) Trouver les équations horaires du mouvement sur cette horizontale. En déduire la durée totale de la luge sur son mouvement.

EXERCICE 02

On considère deux solides (S1) et (S2) de masses respectives ݉ͳൌ ͷ--݃ et ݉-ൌ͵--݃, relié par un fil inextensible de masse négligeable. S1 glisse sur un table horizontale et S2 se trouve à 3m au-dessus du sol.

1. Le système est abandonné sans vitesse initiale et on néglige tous

les frottements. Calculer : 2 c)) la norme de la tension du fil.

2. En réalité, le contact de S1 avec la table a eu lieu avec

e à la trajectoire de S1 et

3. Le fil supportant S1 est parallèle de la plus grande pente

horizontal. La piste est rigoureux, les frottements sont équivalents à une force ˆԦ ݂ ൌ -ǡ-ܰ

1 et en déduire la

nature de son mouvement. de S1 après la rupture du fil. c2)) Donner les lois horaires du mouvement de S1 en prenant tant de la rupture.

EXERCICE 03

de masse négligeable, dont les extrémités supportent deux corps Aquotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

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