7 juillet 2010

mécanique : Newton, énergie, chute, oscillateur, dipole, LC, Laplace : St Michel

Bille sur une sphère.
Une bille de masse m quitte la position initiale en B sans vitesse. 

Elle glisse sans frottement sur la sphère. 
Question : 
Elle quitte la sphère en une position q égale à : 
30°, 
45°, 
48°, 
90°.

















Bille  dans un fluide.
Une bille se déplaçant dans un fluide subit une force de frottement F qui dépend de la vitesse V de la bille , de son rayon r et de la viscosité h du fluide ( en kg m-1 s-1). 

Soit K une constante sans dimension.

Question : 
Une expression possible de la valeur de F est :
KV/(rh) ; 

K/(rhV) ;
Krh/V ;
KrhV
 


Saut à l'élastique.
Un sportif de masse m = 85 kg se jette d'un pont en O sans vitesse initiale. Ses pieds sont attachés à un élastique, lui même fixé au parapet du pont. Le mouvement du sauteur est une translation verticale. La chute libre s'effectue pendant 25 m jusqu'au point E. En ce point l'élastique commence à se tendre et à exercer une force verticale F, qui ne dépend que de l'allongement de l'élastique. Le sportif chute encore de  60 m jusqu'en B tel que EB = 60 m, où il s'immobilise une fraction de seconde, puis remonte.On donne g = 10 m s-2.


Question : 
Le travail ( en kJ) de la force F au cours du déplacement E à B est égale à : 
8,5 ;
-51 ;
-72 ;
51


Sarbacane.
Une sarbacane cylindrique de longueur L = 1,0 m, en position horizontale, est utilisée pour lancer des fléchettes de masse 10 g. Le souffleur exerce une force constante F, paralèlle à l'axe de la sarbacane. Une fois sortie de la sarbacane la flèche est soumise de la part de l'air à une force de frottement de valeur f = k V avec V la vitesse et k = 5 10-3 kg s-1.
On néglige le poids de la flèche devant F et tout frottement dans la sarbacane. 
La vitesse initiale des flèches est nulle. 
On prendra t = 0 à la sortie de la sarbacane.
Question : 
A- La vitesse de la flèche à la sortie de la sarbacane s'écrit V0 = [2LF/ m]½. 
B- La vitesse de la flèche à la sortie de la sarbacane s'écrit V0 = [LF/ m]½.
C- La vitesse de la flèche une fois sortie de la sarbacane s'écrit V(t) = V0 exp(-k/m t).
D- La vitesse de la flèche une fois sortie de la sarbacane s'écrit V(t) = V0 exp(+k/m t). 

Chute avec frottement.
Une petite brindille de masse m = 4,0 g tombe sans vitesse initiale d'une hauteur h = 8,0 m. 
Pendant sa chute, elle est soumise à une action résistante due à l'air de valeur F = 24 mN. 
Prendre g = 10 SI.
Question : 
A- la brindille est en chute libre.
B- Sa vitesse à son arrivée au sol est 8 m/s. 
C- Son accélération est égale à 4,0 m s-2
D- La durée de la chute de la brindille vaut t = 2,0 s.


Oscillateur
Un oscillateur est constitué par une masse ponctuelle m = 0,2 kg 
acrochée à un ressort de raideur k = 5 N m-1
La masse oscille sans frottement suivant un axe horizontal sur lequel la masse est repérée 
par son abscisse x. 
Lorsque le ressort est au repos x=0. 
A t=0, la masse est située en x=0 et est animée de la vitesse v = 0,6 m/s vers les x négatifs.
Question : 
L'équation horaire du mouvement est ( x en mètre) :
x = 0,12 sin(5t) ;
x = -12 sin (5t) ;
x = -0,6 sin(5t) ;
x = -0,12 sin(5t) ;  
x= 0,12 cos (5t+½p).


Satellite.
Un satellite de masse m gravite autour de la terre ( supposée homogène ) spghérique de centre O, de rayon R et de masse M sur une orbite circulaire de centre O et de rayon r.
L'énergie potentielle du satellite est : Ep = -GMm / r.
Question : 
A- L'accélération du satellite est normale et centrifuge.  
B- L'énergie cinétique du satellite est donnée par l'expression : Ec = GMm/r. 
C- l'énergie mécanique du satellite est nulle.
D- l'énergie mécanique du satellite est -½GMm/r.



Electromagnétisme.
Un condensateur de capacité C, préalablement chargé sous une tension U, est relié à une bobine d'inductance L et de résistance négligeable. Un oscilloscope à mémoire est relié aux bornes du condensateur et permet d'observer environ deux périodes de l'oscillateur. L= 0,10 H ; C = 10 µF.


Question : 
A- On peut visualiser directement l'intensité du courant avec cet oscilloscope. 
B- La période des oscillations est T = 6,3 ms.

C- La valeur maximale de l'intensité est Imax = U(C/L)½.

D- L'énergie dans la bobine est périodique de période T. 



Lampes et Bobines
Les deux lampes L1 et L2 sont identiques. les deux bobines ont une résistance négligeable 
et L = 2 L'

Question : 
A- A la fermeture de l'interrupteur, les deux lampes s'allument simultanément, mais la lampe L1 brille plus que la lampe L2.
B- A la fermeture de l'interrupteur, la lampe L1 s'allume après la lampe L2.
C- Lorsque le régime permanent est atteint, après fermeture de l'interrupteur, la tension aux bornes de L1 est supérieure à la tension aux bornes de L2, donc la lampe L1 brille plus que L2.
D- Lorsque le régime permanent est établi, la bobine d'inductance L a emmagasiné la plus grande énergie.






Force de Laplace.
Deux fils conducteurs parallèles de même longueur sont parcourus par une intensité électrique I dans le même sens.
On diminue de moitié l'intensité dans l'un des deux fils.
Question : 
la force de Laplace exercée par un fil sur l'autre :
A- est divisée par 2.
B- est multipliée par 2.
C- est divisée par 4.
D- ne change pas.

correction fixe
correction chimix