Fiche d'activités de la leçon : Impulsion et quantité de mouvement Mathématiques

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à calculer l'impulsion d'une force constante sur un corps et sa relation avec la variation du moment de ce corps.

Q1:

Une force constante agit sur un objet dont la masse est de 6 kg. Comme résultat, sa vitesse change de 37 km/h à 49 km/h. Calcule l'intensité de l'impulsion de cette force sur cet objet.

Q2:

On considère les trois forces 𝐹=5𝑖2𝑗+2𝑘N, 𝐹=𝑗3𝑘N et 𝐹=𝑖5𝑗2𝑘N, 𝑖, 𝑗 et 𝑘 sont trois vecteurs unitaires orthogonaux deux à deux. Les trois forces agissent sur un objet pendant 3 secondes. Calcule l'intensité de leur impulsion combinée sur l'objet.

  • A27 N⋅s
  • B373 N⋅s
  • C389 N⋅s
  • D9 N⋅s

Q3:

Une force constante agit sur un corps de masse 𝑚, changeant sa vitesse de 9 m/s à 54 km/h. Sachant que l'impulsion de la force était de 5,82 N⋅s, détermine la valeur de 𝑚.

Q4:

Une sphère lisse de masse 1‎ ‎412 g se déplaçait horizontalement sur une droite à 13,5 m/s lorsqu'elle frappe un mur lisse vertical et rebondit en 9 m/s. Détermine l'intensité de l'impulsion exercée sur la sphère.

Q5:

Une sphère de masse 125 g se déplaçait le long d'une section du sol horizontal à 165 cm/s lorsqu'elle frappe un mur vertical. Sachant que le mur a appliqué une impulsion d'intensité 0,214 N⋅s à la sphère, détermine la vitesse de la sphère lorsqu'elle rebondi sur le mur.

Q6:

Un wagon de chemin de fer de 23t se déplaçait à 14/ms avant de s’écraser sur une barrière. Étant donné qu’il a fallu 4s pour que le chariot s’immobilise, détermine l’intensité 𝐼 de l’impulsion et l’intensité 𝐹 de la force moyenne au kilogramme-force près. Considère l’accélération gravitationnelle 9,8/ms.

  • A𝐼=322/kgms, 𝐹=81kgp
  • B𝐼=3,22×10/kgms, 𝐹=8214kgp
  • C𝐼=322/kgms, 𝐹=8214kgp
  • D𝐼=3,22×10/kgms, 𝐹=80500kgp

Q7:

Une sphère de masse 83 g tombe verticalement d'une hauteur de 8,1 m vers une section d'un sol horizontal. Elle rebondit et atteint une hauteur de 3,6 m. Sachant que le choc a duré 0,42 seconde, et que la pesanteur est de 9,8 m/s2, calcule la force moyenne d'impact au centième près.

Q8:

Une balle de masse 560 g tombe 3,6 m vers un sol horizontal. Ell rebondit à une hauteur de 1,6 m. Sachant que la balle touche le sol pendant 0,08 secondes, détermine la force moyenne de choc entre la balle et le sol. Prends 𝑔=9,8/ms.

  • A960,4 N
  • B180,488 N
  • C98 N
  • D103,488 N

Q9:

Une balle de masse 5 kg tombe d'une hauteur de 6,4 m sur une section d'un sol horizontal. Elle rebondit jusqu'à une hauteur de 2,5 m. Sachant que la durée de l'impact était de 0,5 seconde, détermine l'intensité de la force totale que le sol exerce sur la balle. Prends 𝑔=9,8/ms.

Q10:

Une balle lisse de masse 240 g est lancée verticalement vers le haut avec une vitesse de 16 m/s vers un plafond horizontal à 390 cm au-dessous du sol. La balle heurte le plafond et rebondit verticalement vers le bas. L'intensité de la force du choc agissant sur le plafond par la balle est de 960 gp, et leur contact dure 12 de seconde. Détermine la vitesse de la balle lorsqu'elle rebondit depuis le plafond. L'accélération de la pesanteur est de 9,8 m/s2.

Q11:

Un objet de masse 349 g est lancé verticalement vers le haut avec une vitesse de 539 m/s à partir d'un point à 78 cm en dessous du plafond d'un pièce. Lorsqu'il touche le plafond, il rebondit, et 0,6 seconde après, il touche le sol. Sachant que la hauteur du plafond est de 390 cm, et que le choc a duré pour 17 seconde, calcule la force du choc au newton près. L'accélération gravitationnelle est de 9,8 m/s2.

Q12:

Le graphique ci-dessous représente la force en fonction du temps pour une force agissant dans une direction constante sur un objet qui se déplace sur un plan lisse horizontal. En utilisant les informations données, calcule l'intensité de l'impulsion de la force.

Q13:

La figure ci-dessous représente un diagramme force-temps. At l'instant 𝑡 secondes, 𝑡0, la force est donnée par 𝐹=(𝑡2)N. Détermine limpulsion au court des premières quatre secondes.

  • A4 N⋅s
  • B8 N⋅s
  • C163 N⋅s
  • D83 N⋅s

Q14:

La figure ci-dessous représente un graphique de force-temps. À l'instant 𝑡 secondes, 𝑡0, la force est donnée par 𝐹=(𝑡3)+4N. Détermine son impulsion pendant la sixième seconde.

  • A2 N⋅s
  • B313 N⋅s
  • C316 N⋅s
  • D8 N⋅s

Q15:

Deux forces 𝐹 et 𝐹 agissent sur un objet d'une unité de masse pendant 19 secondes. Sachant que 𝐹=8𝑖4𝑗N et 𝐹=𝑖+3𝑗N, détermine l'impulsion.

  • A1910 N⋅s
  • B765 N⋅s
  • C52 N⋅s
  • D952 N⋅s

Q16:

Les forces 𝐹=𝑎𝑖+3𝑗, 𝐹=3𝑖+𝑏𝑗 et 𝐹=𝑎𝑖3𝑗 ont agi sur un corps pendant 3 secondes. Si leur impulsion combinée sur le corps était de 𝐼=3𝑖6𝑗, détermine les valeurs de 𝑎 et 𝑏.

  • A𝑎=2, 𝑏=8
  • B𝑎=4, 𝑏=2
  • C𝑎=4, 𝑏=8
  • D𝑎=2, 𝑏=2

Q17:

Une balle de masse 400 g se déplace de manière rectiligne le long d’une surface horizontale lisse vers un mur vertical avec une vitesse constante de 16 m/s. Sachant que la direction du mouvement de la balle est perpendiculaire au mur, et que le mur exerce une impulsion de 11 N⋅s sur la balle pendant l’impact, détermine la vitesse de rebond de la balle.

  • A5,75 m/s
  • B27,5 m/s
  • C11,5 m/s
  • D19,5 m/s

Q18:

Une balle de masse 70 g tombe depuis une hauteur de 48,4 m vers un sol horizontal. Elle rebondit à une hauteur . Sachant que l'intensité de la force du choc entre le sol et la balle est de 4,2 N, et qu'ils sont restés en contact pendant 0,7 seconde, détermine la valeur de .

Q19:

La figure donnée illustre un graphique force-temps d’une force agissant sur un objet se déplaçant de manière rectiligne. Sachant que la force était d'intensité constante sur l’intervalle de temps comme l'indique la figure, calcule l'intensité de son impulsion.

Q20:

Une boule de masse 740 g est tombée d'une hauteur de 3,6 m dans un liquide 2 secondes après avoir pénétré la surface du liquide. Si l'impulsion du liquide sur la balle était de 5 N⋅s, détermine la résistance du liquide au mouvement de la balle. Prends 𝑔=9,8/ms

Q21:

Un corps de masse 70 g est tombé d'une hauteur de 90 cm au-dessus d'un étang et a plongé dans l'eau. Après avoir pénétré la surface, il a parcouru 120 cm en 4 secondes en décélérant à 1,8 m/s2. Détermine l'intensité de l'impulsion de l'eau sur le corps. Prends pour accélération gravitationnelle 9,8 m/s2.

Q22:

Un homme se tenait à l'intérieur d'un ascenseur électrique qui descendait à 85 cm/s. Il a fait tombé une balle lisse de masse 58 g à partir d'une hauteur de 40 cm au-dessus du plancher de l'ascenseur. Sachant que la balle ne rebondit pas après son impact avec le plancher, détermine l’impulsion que le plancher a exercée sur la balle à la suite de l’impact. Considère l'accélération gravitationnelle 9,8 m/s2.

Q23:

Une pierre lisse de masse 4 kg tombe pendant 3 secondes avant de pénétrer dans un liquide. Après l'impact, la pierre descend uniformément dans le liquide en parcourant 3,5 m tous les 2,5 secondes. Sachant que la durée de l'impact entre la pierre et le liquide était de 119 d'une seconde, détermine l'intensité de la force d'impact. Prends 𝑔=9,8/ms.

Q24:

Une sphère de masse 720 g est tombée verticalement depuis une hauteur de 2,5 m à l'intérieur d'un liquide. En conséquence de l'impact, sa vitesse diminue jusqu'à descendre à travers le liquide à vitesse constante en parcourant 7 m toutes les 4 secondes. Détermine l'intensité de l’impulsion du liquide sur la sphère, sachant que l’accélération gravitationnelle vaut 𝑔=9,8/ms.

Q25:

Une balle de tennis de masse 57 g se déplace horizontalement avec une vitesse de 68,4 m/s. Elle entre en collision avec une raquette verticale en état de repos puis rebondit avec une vitesse de 18,8 m/s. Sachant que le contact entre la balle et la raquette dure 125 d'une seconde, calcule l'intensité moyenne de la force de choc.

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