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Physique, Mais c’est bien sûr !
TFS : EX-162010.01
A travail égal, puissance inégale
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SOMMAIRE
Exercice 1
Calcul d’un travail résistant
Exercice 2
Moufle à 2 poulies
Exercice 3
Le marcheur
Exercice 4
Calcul d’un travail
Exercice 5
Couple d’une perceuse
Exercice 6
Chariot élévateur
Exercice 7
Nacelle d’entretien
Exercice 8
Débit d’un barrage
Corrigés des exercices
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A travail égal, puissance inégale
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EXERCICE 1 :
recommencer l'exercice
Calcul d’un travail résistant
Quel est le travail résistant w exercé par la
caisse de 50 kg lorsque on l’élève à la
hauteur de la plate forme ?
- prendre g = 9,81 m/s²
w =
valider
joules
Le travail exercé par l’opérateur doit-il être
au travail résistant ?
valider
Corrigé
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EXERCICE 2 :
recommencer l'exercice
Moufle à 2 poulies
Une caisse de 50 kg est levée par un moufle à 2 poulies.
Quel effort F l’opérateur doit-il appliquer ?
- donner votre résultat avec trois chiffres après la virgule
F =
newtons
valider
Quelle est la longueur L de corde à tirer pour élever la
charge de 4 mètres ?
valider
mètres
L =
Quel doit être le travail moteur w exercé par l’opérateur ?
w =
joules
valider
Corrigé
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EXERCICE 3 :
recommencer l'exercice
Le marcheur
Un marcheur ayant une masse de 75 kg porte un sac à dos de 18 kg.
Le parcours qu’il emprunte part d’un village situé à 800 m d’altitude
pour le mener, sur une distance de 5 km, à un sommet qui culmine
à 1 200 m d’altitude.
Quel est le travail moteur w qu'il a fourni pour arriver à destination ?
- prendre g = 9,81 m/s²
- arrondir votre résultat à l’unité supérieure
w =
kJ
valider
Corrigé
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EXERCICE 4 :
recommencer l'exercice
Calcul d’un travail
Un ouvrier doit tirer à l’aide d’un crochet des balles de foin
sur une distance de 15 m, afin de les placer dans une trémie de chargement.
La force F qu’il applique est égale à 300 N.
Calculez la quantité de travail w réalisée pour charger 30 balles de foin.
- ne pas saisir les chiffres après la virgule
w =
joules
valider
Corrigé
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EXERCICE 5 :
recommencer l'exercice
Couple d’une perceuse
Une perceuse a une puissance de 800 watts.
Elle tourne à la vitesse de 52 radians/seconde. (environ 500 tr/min)
Quel est le couple c disponible sur la broche ?
- donner votre résultat avec deux chiffres après la virgule
c=
N.m
valider
Corrigé
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EXERCICE 6 :
recommencer l'exercice
Chariot élévateur
Un chariot élévateur monte en 2 secondes une caisse de 200 kg
depuis le sol jusqu’à une plate-forme de chargement
située à une hauteur de 1,80 m.
Quelle est la puissance P fournie ?
- prendre g = 9,81 m/s²
- donner votre résultat avec trois chiffres après la virgule
P =
kW
valider
Corrigé
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EXERCICE 7 :
recommencer l'exercice
Nacelle d’entretien
Une nacelle d’entretien se déplace sur la façade d’un immeuble
de 45 m de hauteur.
La nacelle a une masse de 150 kg, deux
ouvriers de 75 kg chacun prennent place à
l’intérieur.
La hauteur de l’immeuble est parcourue
en 25 secondes.
Quelle est la puissance P fournie ?
- prendre g = 9,81 m/s²
- donner votre résultat avec trois chiffres
après la virgule
P =
kW
valider
nacelle d'entretien
Corrigé
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EXERCICE 8 :
recommencer l'exercice
Débit d'un barrage
Une conduite forcée alimente une turbine afin
de produire de l’électricité.
barrage hydraulique
Sachant que la hauteur de la chute est de 100 m,
3
quel est le débit nécessaire en m par heure
afin d’obtenir la puissance souhaitée ?
- prendre g = 9,81 m/s²
- ne pas saisir les chiffres après la virgule
débit =
3
m /h
valider
Corrigé
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100 m
La puissance à obtenir est de 0,6 mégaWatts.
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CORRIGES des exercices
Corrigé Exercice 1 :
Calcul d’un travail résistant
w exprimé en joule J
F exprimé en newton N
L exprimé en mètre m
Le travail résistant est égal à :
w=Fxl
w=mxgxl
= 50 x 9,81 x 4 = 1 962 joules
Le travail exercé par l’opérateur doit être
supérieur au travail résistant.
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Corrigé Exercice 2 :
Moufle à 2 poulies
L’effort à appliquer sera à diviser par 4,
en effet sur un moufle chaque poulie divise
l’effort par 2.
F = (m x g) / 4 = 50 x 9,81 / 4 = 122,625 N
Du fait de la démultiplication la distance de corde
à tirer sera quatre fois supérieure :
soit 4 x 4 = 16 mètres
Travail moteur exercé par l’opérateur
w=Fxl
122,625 x 16 = 1962 joules
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Corrigé Exercice 3 :
Le marcheur
Un marcheur ayant une masse de 75 kg porte un sac à dos de 18 kg.
Le parcours qu’il emprunte part d’un village situé à 800 m d’altitude
pour le mener sur une distance de 5 km à un sommet qui culmine
à 1200 m d’altitude.
Travail moteur à fournir.
w exprimé en joule J
F exprimé en newton
l exprimé en mètre m
N
Le travail est égal à :
w=Fxl
w=mxgxl
= (75 + 18) x 9,81 x (1200 – 800) = 364 932 joules soit 365 kJ
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Corrigé Exercice 4 :
Calcul d’un travail
Travail moteur à fournir.
w exprimé en joule J
F exprimé en newton N
l exprimé en mètre m
α exprimé en degrés °
Le travail pour une balle de foin est égal à :
w = F x l x cos α
= 300 x 15 x cos 23° = 4 142 joules
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Corrigé Exercice 5 :
Couple d’une perceuse
Une perceuse à une puissance de 800 watts.
Elle tourne à la vitesse de 52 radians/seconde.
Dans ce cas :
la puissance est égale au produit du couple par la vitesse angulaire.
Soit P = c × ω
d’ou c =
P
ω
800
= 15,38 N.m
52
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Corrigé Exercice 6 :
Chariot élévateur
Un chariot élévateur monte en 2 secondes une caisse de 200 kg
depuis le sol jusqu’à une plate-forme de chargement
située à une hauteur de 1,80 m.
Travail fourni :
w exprimé en joule J
F exprimé en newton N
l exprimé en mètre m
Le travail est égal à :
w=Fxl
w=mxgxl
= 200 x 9,81 x 1,80 = 3 531,60 joules
Puissance fournie
w 3531,6
P= =
= 1 765,80 watts soit 1,765 kW
t
2
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Corrigé Exercice 7 :
Nacelle d’entretien
Une nacelle d’entretien se déplace sur la façade d’un immeuble
de 45 m de hauteur.
Travail fourni :
w exprimé en joule J
F exprimé en newton N
l exprimé en mètre m
Le travail est égal à :
w=Fxl
w=mxgxl
= (150 + 75 + 75) x 9,81 x 45 = 132 435 joules
Puissance fournie
w 132435
P= =
= 5 297,40 watts soit 5,297 kW
t
25
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Corrigé Exercice 8 :
Débit d’un barrage
Travail fourni en une seconde
P exprimé en watts
w exprimé en joules
t exprimé en secondes
0,6 MW = 600 000 W
w
P=
w=Pxt
=600 000 x 1 = 600 000 joules
t
en 1 heure le travail sera 3 600 fois plus.
600 000 x 3 600 = 2 160 000 000 joules
Poids de l’eau en 1 heure.
w=Fxl
F=w/l
Masse correspondante
F=mxg
m=F/g
2 160 000 000 / 100 = 21 600 000 N
21 600 000 / 9,81 = 2 201 834,862 kg
3
3
ρ eau = 1kg/dm = 1 000 kg/m
3
débit en m par heure.
3
3
2 201 834,862/1000 = 2201,834 m /h
résultat demandé 2201 m /h
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