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LYCEE JULES SAGNA DE THIES
SERIE 4 :
SECONDE S
EQUILIBRE D’UN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES
EXERCICE 1 : EQUILIBRE D’UNE ETAGERE
Une étagère est constituée par une planche homogène de masse m= 2 kg, de longueur
OA==30 cm. Elle est fixée au mur vertical par une articulation d’axe  horizontal.
ˆ C  60 ; g = 9,8 N/kg
La planche est retenue par un câble AC. On donne OA
Déterminer à l’équilibre, la tension du fil AC et la réaction du mur en O.
EXERCICE 2 : BRIQUE SUR PLAN HORIZONTAL
Une brique homogène a les dimensions suivantes : épaisseur 6 cm ; longueur 22 cm ; largeur 11 cm ; sa
masse volumique µ = 3 g/cm3.
1) Déterminer le poids de cette brique.
2) La brique repose sur un plan horizontal, déterminer la réaction de ce plan.
3) Le plan est parfaitement glissant. On incline le plan d’un angle de 30° sur l’horizontale. La brique
peut-elle rester immobile ?
EXERCICE 3 : EQUILIBRE DE DEUX SOLIDES SUSPENDUS A DES FILS
Deux objets sont suspendus par l’intermédiaire de deux fils 1 et 2.
On donne : masse de (S1) = 1 kg et masse de (S2) = 2 kg ; la masse des fils est
négligeable.
1) Déterminer à l’équilibre la tension du fil 2.
2) Déterminer à l’équilibre la tension du fil 1.
EXERCICE 4 : EQUILIBRE D’UN PENDULE SIMPLE
On considère le dispositif expérimental ci-dessous.
Le solide (S) en équilibre, est relié à la potence par
l’intermédiaire d’un fil inextensible.
1- Montrer par construction géométrique que la valeur F
de la force musculaire est lié au poids P du solide (S) par
la relation : F = P tan .
2- Montrer de même que la tension, T du fil vérifie la relation : T = P
1  tan 2
3- Calculer F et T. Données : P = 5 N ;  = 30°
4- Représenter les trois forces appliquées au solide en choisissant une échelle appropriée.
EXERCICE 5 :SOLIDE SUSPENDU A TRAVERS UNE POULIE
Un ressort de masse négligeable, de raideur k = 50 N/m est relié par deux
fils à deux objets S1 et S2 de masse m1 = m2 = 500 g par l’intermédiaire de
deux poulies sans frottements.

1) Déterminer à l’équilibre la tension T1 exercée par le fil 1 sur S1.

2) Déterminer à l’équilibre la tension T2 exercée par le fil 2 sur S2.
3) Déterminer les forces reçues par le ressort. En déduire son
allongement.
EXRCICE 6 : SOLIDE SOUTENU PAR UN FIL SUR PLAN INCLINE
Un solide masse m = 2 kg peut glisser sans frottement le long de la ligne
de plus grande pente d’un plan incliné faisant un angle =30° avec
l’horizontal .Le solide est retenu par un fil (Figure 1).
1. Déterminer la tension du fil et la réaction du plan.
2. A ce solide est accroché un deuxième solide de masse m’=1 kg
m’comme l’indique la figure 2. Déterminer la tension de chaque fil.
Figure 1
Figure 2
EXERCICE 7 : SKIEUR ET SON EQUIPAGE
Un skieur et son équipement, de masse m = 80 kg, remonte une pente rectiligne, inclinée d'un angle  = 20°,
grâce à un téléski. La force de frottement exercée par la neige sur les skis a la même direction que la
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SERIE 4 :
SECONDE S
EQUILIBRE D’UN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES
vitesse et son sens est opposé au mouvement. Sa valeur est f = 30N.
Le téléski tire le skieur et son équipement à vitesse constante sur un distance
AB = L = 1500m.
1) La tension du câble qui tire le système fait un angle  = 60°
avec la ligne de plus grande pente.
2) Faire l'inventaire des forces qui s'appliquent au système {skieur et
équipement} et les représenter sur le schéma.
3) Rappeler la condition d’équilibre du téléski et écrire la relation vectorielle.
4) Déterminer les intensités de la tension du fils et de la réaction de la neige.
EXRCICE 8 : SOLIDE SOUTENU PAR UN RESSORT SUR PLAN INCLINE
Un solide S de masse m=10 kg est posé sur un plan incliné faisant
un angle  avec l’horizontal. Ce corps est retenu comme l’indique
la figure ci-contre par un ressort de raideur K=1000 N/m.
Les frottements sont supposés négligeables.
1. Déterminer les intensités des forces appliquées à S pour :
 = 30° ;  = 60° ;  = 75°
2. Calculer l’allongement x du ressort pour chaque valeur de  .
EXERCICE 9 : « POULIE + RESSORT + SOLIDE » SUR PLAN INCLINE
On considère le système schématisé sur la figure.
Le ressort a une raideur k=10 N.m-1 et une longueur à vide
l0 = 30cm. La masse du corps A est mA = 0,2kg, celle du corps
B de mB = 0,1kg. On néglige la masse de la polie.
1°) faire l’inventaire des forces sur les systèmes « masse A »,
« masse B » et « poulie ».
2°) Appliquer le principe d’équilibre et le projeter sur un système d’axe convenable.
3°) Calculer la tension du fil puis celle du ressort. En déduire l’allongement du ressort à l’équilibre.
EXRCICE 10 : SUSPENSION D’UNE CHARGE
Un anneau de masse négligeable A est attaché à trois fils AB, AC et AD.
Les extrémités B et C sont fixés sur un mur. A l’extrémité D est fixé
un solide de poids 500 N. Les brins de fils AB et AC font respectivement
avec l’horizontal un angle  = 30° et  = 60°.
1. Calculer les intensités des tensions T AB, T AC et T AD des brins de
fils AB, AC et AD.
2. Quelle est l’intensité de la résultante R = T AB + T AC.
EXRCICE 11 : EQUILIBRE D’UN SOLIDE IMMERGE
Un solide (S) de forme cylindrique de volume V et de masse m est accroché à l’extrémité inférieure d’un
ressort de constante de raideur k. L’autre extrémité est fixée à l’aide d’une potence. On plonge par la suite
totalement le solide dans une éprouvette graduée contenant 50 cm3 d’eau. A l’équilibre, le ressort est allongé
et le niveau d’eau s’arrête à la graduation 80 cm3. On néglige tout déplacement d’eau dû à la partie du
ressort plongeant dans l’eau.
1. Schématiser le dispositif expérimental.
2. Faire le bilan des forces appliquées au solide (S).
3. Représenter sans considération d’échelle, les forces agissant sur le solide.
4. Ecrire la condition d’équilibre du solide. En déduire l’expression de la masse m du solide en fonction de
V, k,  (masse volumique de l’eau), de l’allongement a du ressort et de g (intensité de la pesanteur).
5. Calculer m puis identifier le solide.
Données : k = 150 N/m ; a = 14 mm ; g = 10 N/kg ;  = 1g/mL ; masses volumiques de quelques
solides : aluminium : 2,7 g/cm3 ; fer : 7,9 g/cm3 ; cuivre : 8,9 g/cm3
6. Montrer que pour une certaine masse m0 du solide immergé que l’on calculera, le ressort n’est pas
allongé.
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26/02/2014 18:42:00
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