EX 162009 v05 - AFPA

Physique, Mais c’est bien sûr ! Tout est en mouvement TFS : EX-162009.01 Page 1 sur 17

SOMMAIRE

Exercice 1 Unités de vitesse

Exercice 2 Trajectoire des mouvements Exercice 3 Différents mouvements

Exercice 4 Représentation graphique Exercice 5 Vitesses relatives

Exercice 6 Calcul de vitesse angulaire

Exercice 7 Calcul de fréquence de rotation Exercice 8 Calcul de vitesse angulaire Corrigés des exercices


EXERCICE 1 :

Unités de vitesse Le compteur d’une voiture indique 90 km/h. Quelle est la vitesse v exprimée en unités du Système International c’est-à-dire en mètres par seconde ?

- ne pas saisir les chiffres après la virgule

v = m/s

La vitesse de propagation du son dans l’air est de 340 m/s. Quelle est sa valeur v en kilomètres par heure ?

- ne pas saisir les chiffres après la virgule

v = km/h


EXERCICE 2 : Trajectoire des mouvements

Les mouvements sont caractérisés par la forme de leur trajectoire.

Quelle est la trajectoire :

d’une balle de golf ?

de la valve d’une roue ?

des aiguilles d’une montre ?

de la tige d’un vérin ?


EXERCICE 3 :

Différents mouvements 1 – Le mobile se déplace toujours dans une même direction.

Il parcourt des espaces égaux dans des temps égaux.

Il s’agit d’un mouvement 2 – Le mobile décrit une circonférence

définie par un centre et un rayon. En un temps donné, il balaie toujours le même angle au centre.

Il s’agit d’un mouvement 3 - Le mobile se déplace toujours dans une même direction.

Il parcourt des espaces de plus en plus grands par unité de temps.

Il s’agit d’un mouvement


EXERCICE 4 :

Représentation graphique

1- Le cycliste A part à 7 h 30, que fait-il entre 9 h et 10 h ?

2 – Le motocycliste B part à 9 h A quelle distance d du départ double-t-il le cycliste ?

d = km

7 h 8 h 9 h 10 h 11 h 12 h

temps

distance en km

10

20

30

40

50

A B

départ

3 – Quelle est en km/h la vitesse vA du cycliste en fin de parcours ?

vA = km/h

4 – Quelle est en km/h la vitesse vB du motocycliste pendant le parcours ?

vB = km/h


EXERCICE 5 :

Vitesses relatives Le véhicule A met 36 secondes pour parcourir la distance entre deux bornes kilométriques.

Le véhicule B roule à 121,6 km/h. Il va doubler le véhicule A.

Le véhicule C roule en sens inverse à 130 km/h.

60 m

1 - Quel temps t le véhicule B met-il pour se trouver à 60 m devant le véhicule A ?

t = secondes

2 - Quelle distance d en mètres parcourt-il pour arriver à cette position ?

d = mètres 3 - A quelle vitesse le conducteur du véhicule B

60 m

C

B

A

poste2

voit-il arriver le véhicule C ?


EXERCICE 6 : Calcul de variation de vitesse angulaire

Les informations contenues à la surface d’un Compact Disque sont lues par un lecteur de type : Vitesse Linéaire Constante (CLV). La tête de lecture lit les informations à une vitesse constante de 1,2 m/s.

1 - Quelle est la fréquence de rotation N en tours par minute du CD pour la lecture du point A ?

N = tr/min

2 - Quelle est la vitesse angulaire v en degrés par seconde du CD pour la lecture du point B ? - prendre PI = 3,14 - ne pas saisir les chiffres après la virgule

v = °/s


EXERCICE 7 : Calcul de fréquence de rotation

1 - Le wagon destiné au transport de poids lourds a des roues de 520 mm de diamètre. La vitesse du train est de 120 km/h. Quelle est la fréquence de rotation N des roues en tours par minute ?

2 - La voiture de voyageurs a des roues de plus grand diamètre. A 120 km/h, leur fréquence de rotation est de 692 tr/min. Quel est le diamètre D des roues ?

- prendre PI = 3,14 - ne pas saisir les chiffres après la virgule

N = tr/min D = mm


EXERCICE 8 :

Calcul de vitesse angulaire

Sur une horloge, quelle est la vitesse angulaire v en radians par seconde de la grande aiguille des minutes ?

Cliquez sur la réponse correcte.

a) V = 180

1 π rad/s

b) V = 1800

1 π rad/s

c) V = 3600

1 π rad/s

d) V = 601 π rad/s


CORRIGES des exercices

Corrigé Exercice 1 :

Unités de vitesse Le compteur d’une voiture indique 90 km/h.

90 km = 90 000 m 1 h = 3 600 s

en 1 seconde on parcourra 3600 fois moins de distance vitesse en mètre par seconde : 90 000 / 3 600 = 25 m/s

La vitesse de propagation du son dans l’air est de 340 m/s. 340 m = 0,340 km

1 h = 3 600 s en 1 heure on parcourra 3600 plus de distance vitesse en kilomètres par heure : 0,340 x 3 600 = 1 224 km/h


Corrigé Exercice 2 : Trajectoire des mouvements

Les mouvements sont caractérisés par la forme de leur trajectoire.

Quelle sera la trajectoire :

- d’une balle de golf parabolique

- de la valve d’une roue cycloïdale

- des aiguilles d’une montre circulaire

- de la tige d’un vérin rectiligne



Différents mouvements 1 – Le mobile se déplace toujours dans une même direction.

Il parcourt des espaces égaux dans des temps égaux Il s’agit d’un mouvement Mouvement Rectiligne Uniforme 2 – Le mobile décrit une circonférence définie

par un centre et un rayon, en un temps donné il balaie toujours le même angle au centre.

Il s’agit d’un mouvement Mouvement Circulaire Uniforme 3 - Le mobile se déplace toujours dans une même direction,

Il parcourt des espaces de plus en plus grand par unités de temps. Il s’agit d’un mouvement Mouvement Rectiligne Accéléré


Corrigé Exercice 4 : Représentation graphique

1- Le cycliste A part à 7 h 30 que fait il entre 9 h et 10 h ?

il s’arrête (le temps continue mais pas la distance) 2 – Le motocycliste B part à 9 h. à quelle distance va t’il doubler le cycliste à l’endroit où les courbes se croisent c’est à dire à 20 km. 7 h 8 h 9 h 10 h 11 h 12 h

temps

distance en km

10

20

30

40

50

A B

départ

3 – Quelle est en km/h la vitesse du cycliste en fin de parcours ?

e = v x t e = 25 km t = 1 h ===125

tev 25 km/h

4 – Quelle est en km/h la vitesse du motocycliste pendant le parcours ?

e = v x t e = 45 km t = 1h 30 ou 1,5h ===5,1

45tev 30 km/h



Vitesses relatives

60 m

- vitesse du véhicule A : 36 secondes = 36/3 600 h = 0,01 h

e = vt v = e / t 1 /0,01 = 100 km/h - vitesse du véhicule B par rapport au véhicule A : 121,6 – 100 = 21,6 km/h ou 6 m/s- temps en secondes pour parcourir 120 m :

e = v t t = e / v 120 / 6 = 20 secondes - distance parcourue : e = v t 121,6 x 20/3600 = 0,675 km soit 675 mètres - pendant le dépassement le conducteur du véhicule B voit arriver le véhicule C a une vitesse de vB + vA = 121,6 + 130 = 251,6 km/h

60 m

C

B

A

60 m

B

A

.

avant le dépassement

.

après le dépassement


Corrigé Exercice 6 : Calcul de vitesse angulaire 1 - Fréquence de rotation en tours par minutes du CD pour la lecture du point A. vitesse de lecture 1,2 m/s. - circonférence au point A c = π x r x 2 - distance lue en 1 minute 1,2 x 60 = 72 m - nombre de tours en une minute. 72 / (3,14 x 0,058 x 2) = 197 tr/min 2 - Vitesse angulaire en degrés par secondes du CD pour la lecture du point B - circonférence au point A c = π x r x 2 - distance lue en 1 minute 1,2 x 60 = 72 m - nombre de tours en une minute. 72 / (3,14 x 0,022 x 2) = 521 tr/min - nombre de degrés par seconde 1tour = 360° 521 x 360 / 60 = 3 126 °/s


Corrigé Exercice 7 : Calcul de fréquence de rotation

Fréquence de rotation des roues de 520 mm de diamètre en tours par min.

- vitesse en mètres par minute 120 km = 120 000 m 120 000 / 60 = 2 000 m/min - circonférence de la roue c = π x d 3,14 x 0,520 = 1,632 m - nombre de tours par minute 2 000 / 1,632 = 1225 tr/min Diamètre des roues de la voiture voyageurs en millimètres

- vitesse en mètres par minute 120 km = 120 000 m 120 000 / 60 = 2 000 m/min Circonférence = distance parcourue en 1 minute / nombre de tours par minutes. 2000 / 692 = 2,890 mètres soit 2 890 mm

c = π x d ===14,3

2890πc d 920,382 soit 920 mm



Calcul de vitesse angulaire

Sur une horloge, quelle est la vitesse angulaire en radians par secondes de la grande aiguille des minutes ?

un tour = π2 radians la grande aiguille fait un tour en 1 heure soit π2 rd/h - nombre de tours en 1 seconde 1 heure = 3 600 secondes

rd/s 18001

36002 ππ

= ou rd/s π1800

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