Lois de Newton --- Introduction ---

Ce module regroupe pour l'instant 19 exercices simples sur les lois de Newton :

Tension du fil d'un pendule simple

Un pendule, constitué d'une masse m= kg suspendue par un fil de longueur l= m, est libéré à partir d'une position faisant un angle de ° avec la verticale.
( )
  • Quel est le module V de la vitesse de la masse lorsque le pendule passe par sa position verticale?
    V (m/s)=
  • En déduire la tension du fil T au même instant:
    T(N)=
  • Prendre g=9.81 m.s-2 et donner les réponses avec 2 chiffres significatifs.

xrange -1.2,1.2 yrange -1.3,0.4 frect -0.1,0,0.1,0.05,black line 0,0,-sin(*pi/180),-cos(*pi/180),black fcircle -sin(*pi/180),-cos(*pi/180),16,red arc 0,0,.3,.3,270-,270,black text black,,-.3,medium, dline 0,0,0,-0.9,black circle 0,-1,16,red arrow 0,-1,0.3,-1,10,blue text blue,0.1,-1.1,medium,V ? text black,0.1,-0.5,medium,T ?

Le colis va-t-il glisser ou non ? *

Un carton plein de livres, de masse kg, repose sur le sol.
On note respectivement = et = les coefficients de frottement statique et dynamique entre le carton et le sol.
On applique sur le carton une force horizontale F= Newton.
Déterminer le module de la force de frottement agissant sur le carton (arrondi au Newton près).
(On prendra g= 10 m/s2)

xrange 0,150 yrange 0,100 dline 5,5,150,5,black rect 50,6,145,80, blue arrow 5,25,50,25,12,red text red, 10,20,large, F

On suppose que dans les conditions de l'expérience, l'équilibre du cube ne peut être rompu que par glissement (le cube ne peut pas culbuter).


( )

Glissement avec frottement sur plan horizontal *

Un bloc B de masse mB= g est suspendu par un fil de masse négligeable
qui passe sur une poulie (idéale) puis est relié à un bloc A de masse mA,
reposant sur une table horizontale.

On note = et = les coefficients de frottement statique et dynamique du bloc A sur la table, et on prendra g=9.81 m/s2.

xrange 0,2 yrange 0,1 line 0.05,0.7,1.6,0.7,black rect 0.05,0.71,0.25,0.91, blue line 0.25,0.8,1.7,0.8, black circle 1.7,0.7,22, black line 1.8,0.7,1.8,0.4, black rect 1.7,0.4,1.9,0.2, red text blue, 0.1,0.9, large, A text red, 1.8,0.35, large, B

L'ensemble va se mettre à glisser si mA est à : g .
(On donnera la réponse arrondie au gramme).

Sachant que mA= g, déterminer avec 2 chiffres significatifs,

Masses identiques reliées par un fil tendu - QCM 1

xrange 0,2 yrange 0,1 line 0.05,0.7,1.6,0.7,black rect 0.05,0.71,0.25,0.91, blue line 0.25,0.8,1.7,0.8, black circle 1.7,0.7,22, black line 1.8,0.7,1.8,0.4, black rect 1.7,0.4,1.9,0.2, red text blue, 0.1,0.9, large, A text red, 1.8,0.35, large, B

Un bloc B de masse m est suspendu par un fil de masse négligeable qui passe sur une poulie (idéale) puis est relié à un bloc A de même masse m, reposant sur une longue table horizontale.
On néglige tout frottement entre le bloc A et la table.
Tant que le bloc A n'arrive pas en contact avec la poulie, on peut en déduire :


Glissade à vitesse constante - QCM *


Un colis glisse le long d'un plan incliné à vitesse constante.
On rappelle que la force totale due au plan incliné comprend la réaction, normale au plan incliné, et la force de frottement parallèle au plan incliné

On peut en déduire :


xrange -10,100 yrange -10,100 line 0,0,60,0,black line 0,0,60,30, black line 30,15,52,26,red line 52,26,41,49,red line 41,49,19,37,red line 19,37,30,15,red arrow 35.7,31.8,8.8,18.4,12,blue











Glissade sans frottement - QCM


Lors d'une chute à ski, l'un de vos skis de masse M se détache et glisse pratiquement sans frottement vers le bas de la pente.
On peut en déduire:
xrange 0,1 yrange 0,1 line 0,0,0.99,0.4, black line 0.6,0.25,0.9,0.37, red line 0.6,0.26,0.9,0.38, red arc 0.6,0.3,0.1,0.1,225,270, red arc 0.6,0.31,0.1,0.1,225,270, red text red,0.6,0.5,small,ski arc 0,0,0.5,0.5,0,22, black ellipse 0.35,0.05,0.06,0.10, black line 0.32,0.05,0.38,0.05, black











Blocs en contact - QCM1

Deux cartons pleins de livres sont en contact l'un avec l'autre, et reposent sur le sol.
On néglige tout frottement entre les cartons et le sol.
La masse du carton B est égale à fois la masse du carton A.
Vous poussez sur le carton A avec une force horizontale F.

xrange 0,6 yrange 0,1 dline 1,0.05,6,0.05,black rect 2.5,0.06,3.5,0.6, blue rect 3.51,0.06,5,0.95, red arrow 1.2,0.3,2.45,0.3,12,black text black, 1.6,0.7,large, F text blue, 3,0.5, large, A text red, 4.2,0.8, large, B

La force résultante sur le carton B est égale à... (cochez ci-desous votre réponse )


Objet suspendu dans un ascenseur - QCM2

Un objet décoratif de masse M est suspendu par un fil au plafond de la cabine d'un ascenseur.

Blocs en contact - QCM2 *

Deux cartons pleins de livres sont en contact l'un avec l'autre, et reposent sur le sol. On note le coefficient de frottement dynamique entre les cartons et le sol. La masse du carton B est égale à fois la masse m du carton A. Vous poussez sur le carton A avec une force horizontale F telle que les cartons se déplacent à vitesse constante.

xrange 0,6 yrange 0,1 dline 1,0.05,6,0.05,black rect 2.5,0.06,3.5,0.6, blue rect 3.51,0.06,5,0.95, red arrow 1.2,0.3,2.45,0.3,12,black text black, 1.6,0.7,large, F text blue, 3,0.5, large, A text red, 4.2,0.8, large, B

Le coefficient de frottement est égal à (cochez ci-dessous votre réponse )?:

Blocs superposés - QCM1 *

Deux cartons pleins de livres sont empilés l'un sur l'autre.
On note le coefficient de frottement statique entre les cartons et on néglige le frottement entre le carton du bas et le sol.
La masse du carton A est fois la masse m du carton B. On pousse le carton A avec une force horizontale F.

xrange 0,200 yrange 0,100 dline 5,5,200,5,black rect 70,6,170,35, blue rect 80,36,160,98, red arrow 10,25,70,25,12,black text black, 23,22,large, F text blue, 115,25, large, A text red, 115,80, large, B

N.B.: On se place dans les conditions de frottements faibles où B ne bascule pas sur A.

Les deux cartons ne vont pas glisser l'un par rapport à l'autre si...?

Cochez ci-dessous votre réponse .


Blocs superposés - QCM2 *

Deux cartons pleins de livres sont empilés l'un sur l'autre.
On note s le coefficient de frottement statique entre les cartons et on néglige le frottement entre le carton du bas et le sol. La masse du carton A est fois la masse m du carton B. On pousse le carton B avec une force horizontale F.

N.B.: On se place dans les conditions de frottements faibles où B ne bascule pas sur A.

Les deux cartons ne vont pas glisser l'un par rapport à l'autre si (cochez ci-dessous votre réponse):
xrange 0,200 yrange 0,100 dline 5,5,200,5,black rect 50,6,150,35, blue rect 60,36,140,98, red arrow 10,50,60,50,12,black text black, 20,40,large, F text blue, 95,25, large, A text red, 95,80, large, B

Masses reliées par un fil tendu - QCM3 *

Un bloc A de masse m repose sur une table horizontale. Il est lié par un fil (de masse négligeable) passant sur une poulie (idéale) à un bloc B de masse m/. On note le coefficient de frottement statique entre le bloc A et la table.
On suppose que dans les conditions de l'expérience l'équilibre du système ne peut-être rompu que par glissement (le cube A ne peut pas basculer)


Le système est à l'équilibre si et seulement si (cochez ci-dessous votre réponse):
xrange 0,150 yrange 0,100 line 5,70,100,70,black rect 10,71,70,99, blue line 70,80,110,80, black circle 110,70,20, black line 120,70,120,40, black rect 105,40,135,20, red text blue, 42,90, large, A text red, 118,33, large, B

Masses reliées par un fil tendu - QCM2

Un bloc A de masse m repose sur une table horizontale. Il est lié par un fil (de masse négligeable) passant sur une poulie (idéale) à un bloc B de masse . On néglige tout frottement entre le bloc A et la table.

Le module de l'accélération du bloc B est donné par:



La tension du fil est donnée par:


xrange 0,2 yrange 0,1 line 0.05,0.7,1.6,0.7,black rect 0.05,0.71,0.25,0.99, blue line 0.25,0.8,1.7,0.8, black circle 1.7,0.7,22, black line 1.8,0.7,1.8,0.4, black rect 1.7,0.4,1.9,0.2, red text blue, 0.1,0.9, large, A text red, 1.8,0.35, large, B

Colis dans un train *

Une valise, de masse kg, repose sur le plancher au milieu du couloir d'un wagon, de longueur 2L= m, circulant horizontalement, à vitesse constante, dans la direction de l'axe 0x.
xrange 0,200 yrange 0,100 arrow 5,10,190,10,10,black rect 10,12,130,80, blue frect 65,13,75,23, red arrow 70,35,15,35,10,black arrow 70,35,125,35,10,black text black, 60,50,small, 2L text black, 150,25,small, axe Ox text black, 5,90,small, arriere text black, 120,90,small, avant
On note respectivement s= et d= les coefficients de frottement statique et dynamique entre la valise et le plancher, et on prendra g= 10 m/s2. A partir de l'instant t=0, le wagon voit sa vitesse avec une de module A constant.

Pour que le bloc ne glisse pas, A ne doit pas dépasser la valeur A0 (m/s2)=

On suppose en fait que A=*A0.
Le bloc glisse donc du train, et butera contre une paroi verticale du wagon
au bout du temps t (s)= (donner 2 chiffres significatifs).

Pendule dans un train

Un pendule, de masse g, est suspendu au plafond, au milieu d'un wagon circulant horizontalement, à vitesse constante, dans la direction de l'axe 0x.
La hauteur du wagon est égale à m, et la verticale du pendule définit le point H sur le sol du wagon.
On prendra g=10 m/s2

xrange 0,200 yrange 0,100 arrow 5,10,190,10,10,black rect 10,12,130,80, blue line 70,80,70,50,black fcircle 70,45,10,red dline 70,40,70,10,black text black, 150,25,small, axe Ox text black, 5,90,small, arriere text black, 120,90,small, avant text blue, 75,22,small, H fcircle 70,12,4,blue

À partir de l'instant , le wagon voit sa vitesse avec une de module constant A = g.

Le pendule va donc s'incliner du train,
en faisant avec la verticale un angle (donner la réponse arrondie au degrè).

Si à un instant on coupe le fil du pendule,
ce dernier viendra toucher le sol du wagon à une distance d du point H = (donner la réponse en m, avec 2 chiffres significatifs). ( )



Masse posée sur un plateau tournant *

Un bloc de masse m repose sur un disque horizontal, tournant dans le sens direct à une vitesse angulaire constante.
Le bloc ne glisse pas par rapport au disque, et se trouve à une distance L du centre de rotation O.
On note la force de frottement exercée par le disque sur le bloc, le coefficient de frottement statique entre le bloc et le disque, et on se place .

xrange 0,180 yrange 0,180 circle 80,90,120,blue 80,90,137,147,10, 80,90, 24,147,10, 80,90,160, 90,10, 80,90, 80,170,10, text , 20,160, small, R' text , 90,170, small, R text black, 75, 85, small, O arc 80,90,140,140,280,315,blue line 130,40,120,40,blue line 128,40,128,33,blue text blue,110,30,small, rotation text blue,100,20,small, du disque fcircle 108,118,10, red text red, 110,110,smal,m text black, 95,105,small,L
On peut en déduire (cochez TOUTES les reponses exactes) :

Chiffres significatifs

Arrondir un résultat numérique en ne gardant qu'un nombre de chiffres significatifs imposés.
( )

Masse attachée à un ressort - QCM

animate 24,1,0 xrange -0.75,0.45 yrange line -0.1,0,0.1,,red line 0.1,,-0.1,,red line -0.1,,0.1,,red line 0.1,,-0.1,,red line -0.1,,0.1,,red line 0.1,,-0.1,,red line -0.1,,+0.1,,red line 0.1,,0,,red dline -0.42,,0,,black arrow ,,,,8, arrow ,,,,8, arrow ,,,0.6,8, arrow 0.4,0,0.4,,8,black arrow 0.4,,0.4,0,8,black text black,0.3,,medium,L arrow -0.6,0,-0.6,,8,black arrow -0.6,,-0.6,0,8,black text black,-0.7,,medium,b fcircle 0,,14,blue frect -0.4,-0.03,0.4,0,black arrow ,10,black text black, -0.5,,medium,0 text black, -0.5,0.6,medium,z text black, -0.47,,small,e line -0.42,,-0.38,,black line -0.42,0.6,-0.38,0.6,black text black, -0.38,,medium,z

Un bloc de masse m est attaché à un ressort de constante de raideur k, et dont la longueur au repos vaut b.
Ce bloc oscille verticalement autour de sa position d'équilibre ze.

Pour une position quelconque de la masse, repérée par son abscisse z, donner en fonction de m, g, k, b et z, les coordonnées suivant l'axe Oz

Quelle est la position d'équilibre ze de la masse ?



Passager au démarrage du métro *

Un homme tombe à la renverse lors du départ du métro.

En se plaçant dans le référentiel , laquelle de ces trois descriptions représente correctement les forces horizontales agissant sur le passager ?

 

 

 

Précisez la nature des forces représentées :


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