Contrôle commun N° 03 : physique

Attention à la pente.

Étude préliminaire.

Étude du document 1.

Étude du document 2. 

Correction

Énoncé

 

Attention à la pente.

Un mobile autoporteur S, de masse m = 4,0 x 10 2  g et de centre

d’inertie G, abandonné sans vitesse initiale, glisse sur un plan

incliné d’un angle α = 20 °par rapport au plan horizontal

(voir le schéma ci-dessous)

Le plan incliné est raccordé à un plan horizontal.

Le mobile autoporteur S a été lâché sans vitesse initiale à une distance

d ≈ 13,1 cm de la ligne de raccordement.

(on admettra que le passage du solide S sur la ligne de raccordement

ne produit pas de choc susceptible de modifier la valeur v de sa vitesse).

On suppose que les frottements sont négligeables.

Un dispositif approprié permet d’enregistrer les positions successives Gi

du centre d’inertie G à des dates ti régulièrement espacées :

ti+1 – tτ = 40 ms.

En conséquence, le mobile occupe la position G0 au temps t0,

la position G1 au temps t1 et ainsi de suite.

L’origine des dates correspond à la position G0.

On prend : g = 9,8 N / kg.

On obtient les enregistrements suivants.

Le document 1 est relatif au mouvement sur le plan incliné et

le document 2 est relatif au mouvement sur le plan horizontal.

 

Document 1 : Mouvement du mobile autoporteur avant le point O


REMARQUE : le point G7 coïncide avec le point O.

Document 2 : Mouvement du mobile autoporteur après le point O

  

I- Étude préliminaire.

1)- Définir les termes suivants : référentiel, mobile.

-  Un référentiel est un solide (l'objet de référence est appelé

le référentiel) par rapport on étudie le mouvement d'un mobile.

-  l'objet dont on étudie le mouvement est appelé le mobile

 

2)- Indiquer quel est le référentiel d’étude.

-  Le référentiel d’étude est la table (référentiel terrestre)

 

3)- Énoncer le principe de l’inertie.

-  Énoncé :

Tout corps persévère dans son état de repos

ou de mouvement rectiligne uniforme si

les forces qui s’exercent sur lui se compensent.

 

II- Étude du document 1.

 

Première phase : Le mobile se déplace sur le plan incliné.

Document 1 : Mouvement du mobile autoporteur avant le point O


rEMARQUE : le point G7 coïncide avec le point O.

1)- Calculer la valeur de la vitesse moyenne (m / s) du mobile entre t0

et t7.

-  Vitesse moyenne du mobile :

-  

2)- Calculer la valeur de la vitesse instantanée (m / s) du mobile au temps t4 en indiquant la méthode utilisée.

- Méthode utilisée : La vitesse instantanée v(t) d’un point mobile, à la date t, est pratiquement égale à la vitesse moyenne calculée pendant un intervalle de temps très court encadrant l’instant t considéré.

- vitesse instantanée (m / s) du mobile au temps t4 :

3)- Donner les caractéristiques du mouvement du mobile lors de la première phase.

- Au cours de la première phase le mobile est animé d’un mouvement rectiligne varié (accéléré) :

les points sont alignés et le mobile parcourt des distances de plus en plus grandes pendant des durées égales.

 

4)- Faire l’inventaire des actions mécaniques (forces) que subit le mobile lors de la première phase.

- Le mobile est en interaction avec la Terre, il est soumis à son poids :

.

- Le mobile est en interaction avec le support (plan incliné) :

Réaction du support :

5)- Le principe d’inertie est-il applicable lors de la première phase ? Que peut-on affirmer ?

- Le principe d’inertie n’est pas applicable lors de la première phase.

- Le mouvement du mobile n’est pas rectiligne uniforme.

- Le mobile n’est pas soumis à des actions dont les effets se compensent.

 

III- Étude du document 2.

Deuxième phase : le mobile se déplace sur le plan horizontal.

Document 2 : Mouvement du mobile autoporteur après le point O

 

 

1)- Donner les caractéristiques du mouvement du mobile

lors de la deuxième phase. Justifier à partir de l’enregistrement.

- Au cours de la deuxième phase le mobile est animé d’un

mouvement rectiligne uniforme :

- Les points sont sensiblement alignés et le mobile parcourt

des distances égales pendant des durées égales.

 

2)- Le principe d’inertie est-il applicable lors de la deuxième phase ?

Que peut-on affirmer ?

-  Le principe d’inertie est applicable lors de la deuxième phase.

-  Le mouvement du mobile est rectiligne uniforme.

-  Le mobile est soumis à des actions dont les effets se compensent.

 

3)- Donner les caractéristiques des actions mécaniques que subit

le mobile lors de la deuxième phase.

- Caractéristiques des actions mécaniques :

-  

-  

4)-  Représenter ces actions mécaniques sur un schéma. 

Échelle : 1 N 1 cm.

-  Schéma :