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QCM sur le travail en mécanique

mercredi 28 novembre 2007, par Xavier Ducros
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Ce QCM sur le travail en mécanique comporte quelques questions de cours, et 5 petits exercices corrigés. Vous pouvez réviser le cours correspondant en lisant cette fiche de cours.

Dans toutes les questions suivantes, on supposera être dans un référentiel galiléen.

Questions de cours
-Le travail d’une force \overrightarrow{f} quelconque entre deux points A et B s’écrit \Delta W_{AB}=\int_{AB} \overrightarrow{f}.d\overrightarrow{r}d\overrightarrow{r} est le déplacement élémentaire



-Le travail du poids est toujours résistant



-On choisit un axe Oz vertical descendant. L’énergie potentielle de pesanteur d’une masse m, à une hauteur z, dans le champ de pesanteur g s’écrit





-On considère un pendule simple, sans frottements. On le lâche sans vitesse initiale d’un angle \theta_0 par rapport à la verticale. Après une période, le travail de la résultante des forces extérieures qui s’exercent sur la masse m au bout du pendule est




On reprend le pendule précédent. Cette fois, la masse est soumise en plus à une force de frottements fluides du type \overrightarrow{v}=-\alpha \overrightarrow{v}\overrightarrow{v} est la vitesse de la masse et \alpha une constante positive.

-Sur une période, l’énergie potentielle de pesanteur a varié



-Sur une période, l’énergie mécanique




-L’énergie potentielle élastique est de la forme (x est l’allongement du ressort et k sa raideur)






Exercices d’application du cours

On considère une particule soumise à une force \overrightarrow{f}=k(x^2 \overrightarrow{u}_x + xy \overrightarrow{u}_y)\overrightarrow{u}_x et \overrightarrow{u}_y sont les vecteurs de base en coordonnées cartésiennes. La particule se déplace de O(0,0) à A(1,1) selon le segment OA. On prendra k=1 en unité SI.

-Le travail de la force vaut (arrondir à 2 chiffres après la virgule, en joules)
   

On rappelle que lorsqu’un solide glisse sur un support, la réaction tangentielle \overrightarrow{R}_t du plan sur le point est de sens opposé à la vitesse et reliée à la réaction normale \overrightarrow{R}_n par ||\overrightarrow{R}_t||=f ||\overrightarrow{R}_n ||f est le coefficient de frottements

-Une voiture est lancée à la vitesse v sur une route horizontale. On appelle f le coefficient de frottement entre les roues et la route. Elle freine et bloque ses roues (dangereux !), elle glisse donc sur la chaussée. On suppose f=0,2, v=100 km/h et g=9,8 m.s^{-2}. La distance D qu’elle parcourt avant de s’arrêter vaut (arrondir à l’unité la plus proche, en mètres)
   

-On considère deux points A et B fixés. On les relie par un toboggan de forme quelconque. On lâche un point matériel de A, sans vitesse initiale, et on voudrait que sa vitesse d’arrivée en B soit la plus grande possible. Tous les frottements sont négligés.




-On considère un satellite, de masse m, en orbite circulaire de rayon r autour de la Terre de masse M, soumis uniquement à l’attraction gravitationnelle de la Terre. Est-il possible de montrer que la norme de sa vitesse est constante sans la calculer ?



-On considère un satellite, de masse m, en orbite circulaire de rayon r autour de la Terre de masse M, soumis uniquement à l’attraction gravitationnelle de la Terre. Cette force dérive-t-elle d’une énergie potentielle ? On ote G la constante universelle de la gravitation.







Quel est selon vous le niveau de cet exercice ?
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