Exercices énergie mécanique - série 1

D.A.E.U. / Physique, Niveau 9 / EC2 (Mécanique)
Exercices d'application directe du cours :
Energie cinétique
Application n°1 :
Une balle de base-ball, de masse m = 150g, est lancée avec une vitesse
de 30m.s-1. Calculer son énergie cinétique. Sa vitesse diminue
progressivement jusqu’à 20m.s-1. Calculer la variation de son énergie
cinétique.
Application n°2 :
Comparer l'
énergie cinétique d'
une
rame du VAL roulant à 36km/h :
A vide, sa masse étant de
27760kg
Avec 100 passagers de masse moyenne 75kg
Energie potentielle
Application n°3 :
Quelle est la variation d'
énergie potentielle de pesanteur d'
un homme
de 80kg :
qui monte au deuxième étage ? (+5,4m)
qui descend au sous-sol ? (-3m)
Application n°4 :
Quelle est la variation d'
énergie potentielle élastique d'
un ressort de
-1
raideur 150N.m :
comprimé de 4cm à partir du repos ?
comprimé de 2 cm à partir de la position précédente ?
Application n°5 :
Quelle vitesse faut-il communiquer à une masse de 1kg pour lui donner une énergie
cinétique de 100J ? De quelle hauteur faut-il la soulever pour augmenter son énergie
potentielle de la même valeur ? Quelle doit être la raideur d'
un ressort pour qu'
un
allongement de 10cm fasse varier son énergie potentielle élastique de 10J?
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D.A.E.U. / Physique, Niveau 9 / EC2 (Mécanique)
Conservation de l’énergie mécanique
Application n°1 :
Un ressort comprimé lance une bille
sur un plan horizontal. A l'
extrémité du plan,
la bille rencontre un pendule.
1. La bille a une masse m1 = 50 g. Le
ressort a une raideur k = 200 N.m-1. De
quelle longueur faut-il comprimer le
ressort pour lancer la bille avec une
vitesse v1 = 3 m.s-1 ?
2. Le pendule a pour masse m2 = 100 g.
Juste après le choc, la bille repart en
arrière avec une vitesse de 1m.s-1 et le pendule est lancé avec une vitesse de
2m.s-1. Le choc entre la bille et le pendule est-il élastique ?
3. A quelle hauteur montera le pendule ?
Application n°2 :
Un pendule formé d'
une masse de 100g accrochée à un fil de longueur = 1m est
écarté de 60° de la verticale, et lâché sans vitesse initiale.
1. Quelle est sa vitesse quand il passe à la verticale ?(on néglige les frottements
dans l'
air)
2. Sur la verticale, le fil est arrêté par un clou placé à mi-hauteur. Quel angle décrira
le pendule sur sa nouvelle trajectoire ?
Application n°3 :
Un rocher se détache, sans vitesse initiale, du bord d'
une
falaise haute de 100m.
1°) Calculer son énergie mécanique totale, en précisant le
niveau de référence choisi pour l'
énergie potentielle.
2°) Calculer la vitesse du rocher :
- à mi-hauteur de la falaise ;
- en bas de la falaise.
(On pourra négliger les frottements dans l'
air, et considérer l'
ensemble {Terrerocher} comme un système isolé.)( masse du rocher : m = 15 kg ; g = 9,8N/kg.
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