Délimiter un système et choisir un référentiel adapté
Différencier trajectoire rectiligne, circulaire et quelconque
Identifier un mouvement uniforme ou uniformément varié
Utiliser la relation \(v = \dfrac{d}{t}\)
Caractériser et représenter une force
Connaître la relation \(P = m \times g\)
Vérifier les conditions d’équilibre d’un solide soumis à deux forces
Socle
Exercice 1 — Vitesse et forces (6 points)
Un chariot chargé de planches parcourt 30 m en 60 s dans l'atelier.
(2 pts) Complétez la formule : \(v = \dfrac{\_\_}{\_\_}\) et calculez la vitesse du chariot.
(1 pt) Le chariot se déplace en ligne droite à vitesse constante : son mouvement est ___uniforme / unifié / accéléré___ (entourez).
(2 pts) Une palette de bois pèse 200 N. Complétez : poids \(P\) = ___ N, direction : ___, sens : ___.
(1 pt) La palette est posée sur une étagère et ne bouge pas. Elle est soumise à deux forces. Entourez la condition d'équilibre : même valeur / même direction / sens opposés / toutes les trois.
Correction :
\(v = d/t = 30/60 = 0{,}5\) m/s.
Uniforme.
\(P = 200\) N, direction verticale, sens vers le bas.
Toutes les trois (même droite d'action, sens opposés, même valeur).
Standard
Exercice 1 — Mécanique en atelier (8 points)
Un camion livre des matériaux sur un chantier à 72 km. Le trajet aller dure 1 h 12 min.
(2 pts) Convertissez la durée en heures puis calculez la vitesse moyenne du camion en km/h.
(2 pts) Convertissez cette vitesse en m/s.
(2 pts) Une caisse de matériaux de masse \(m = 45\) kg est soulevée par une grue. Calculez son poids (\(g = 9{,}8\) N/kg). Quelles sont les caractéristiques de la force de levage à l'équilibre ?
(2 pts) Lors du levage, la vitesse de montée augmente régulièrement. Quel type de mouvement est-ce ? Sur une chronophotographie, que constatez-vous ?
Correction :
\(t = 1 + 12/60 = 1{,}2\) h. \(v = 72/1{,}2 = 60\) km/h.
\(60/3{,}6 \approx 16{,}7\) m/s.
\(P = 45 × 9{,}8 = 441\) N. Force de levage : 441 N, verticale, vers le haut (même valeur que le poids, sens opposé).
Mouvement uniformément accéléré. Sur la chronophotographie : points de plus en plus espacés.
Approfondissement
Exercice 1 — Analyse de mouvement et équilibre (6 points)
Un ébéniste déplace un meuble sur un sol. Une chronophotographie prise toutes les 0,5 s montre les positions successives à : 0 m, 0,6 m, 1,2 m, 1,8 m, 2,4 m, puis 2,8 m, 3,0 m (décélération). La masse du meuble est 80 kg.
(2 pts) Calculez la vitesse moyenne sur la phase uniforme (5 premières positions). Exprimez-la en m/s et km/h.
(2 pts) Pendant la phase de décélération, quel type de mouvement est-ce ? Représentez schématiquement les vecteurs vitesse pour deux positions consécutives.
(2 pts) Le meuble est finalement posé en équilibre contre un mur. Identifiez les deux forces qui s'exercent sur lui et vérifiez les trois conditions d'équilibre (\(P = m × g = 80 × 9{,}8\)).
Correction :
Entre 0 et 2,4 m : \(\Delta d = 0{,}6\) m par intervalle de 0,5 s. \(v = 0{,}6/0{,}5 = 1{,}2\) m/s = \(1{,}2 × 3{,}6 = 4{,}32\) km/h.
Uniformément ralenti (décéléré). Les vecteurs vitesse sont de plus en plus courts, même direction, même sens.
\(P = 80 × 9{,}8 = 784\) N vers le bas. Réaction du sol \(R = 784\) N vers le haut. Même droite d'action (verticale), sens opposés, même valeur 784 N → équilibre vérifié.
Exercice 2 commun — Poids et conversion (6 points)
Un signalétiste doit déplacer des rouleaux de vinyle. Les masses sont : rouleau A = 12 kg, rouleau B = 8,5 kg, rouleau C = 20 kg. On prend \(g = 9{,}8\) N/kg.
(3 pts) Calculez le poids de chaque rouleau.
(1 pt) Quel rouleau peut être soulevé à la main ? (règle pratique : max 25 kg, soit 245 N)
(2 pts) Un convoyeur transporte 3 rouleaux A sur une distance de 8 m en 20 s. Calculez sa vitesse en m/s puis en km/h.
Correction :
\(P_A = 12 × 9{,}8 = 117{,}6\) N / \(P_B = 8{,}5 × 9{,}8 = 83{,}3\) N / \(P_C = 20 × 9{,}8 = 196\) N.
Tous peuvent être soulevés à la main (tous inférieurs à 245 N), mais le rouleau C doit être manipulé avec précaution.
\(v = 8/20 = 0{,}4\) m/s = \(0{,}4 × 3{,}6 = 1{,}44\) km/h.