Feuille d'activités : Impulsion

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:

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 1 2 5 d'une seconde, calcule l'intensité moyenne de la force de choc.

Q3:

On considère les trois forces 𝐹 = 5 𝚤 2 𝚥 + 2 𝑘 N , 𝐹 = 𝚥 3 𝑘 N et 𝐹 = 𝚤 5 𝚥 2 𝑘 N , 𝚤 , 𝚥 et 𝑘 sont trois vecteurs unitaires mutuellement orthogonaux. Les trois forces agissent sur un objet pendant 3 s. Calcule l'intensité de leur impulsion sur l'objet.

  • A 3 8 9 N⋅s
  • B 9 N⋅s
  • C 3 7 3 N⋅s
  • D 27 N⋅s

Q4:

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 .

Q5:

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.

Q6:

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.

Q7:

Un wagon de chemin de fer de 2 3 t se déplaçait à 1 4 / m s avant de s’écraser sur une barrière. Étant donné qu’il a fallu 4 s 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 / m s .

  • A 𝐼 = 3 2 2 / k g m s , 𝐹 = 8 1 k g p
  • B 𝐼 = 3 , 2 2 × 1 0 / k g m s , 𝐹 = 8 0 5 0 0 k g p
  • C 𝐼 = 3 2 2 / k g m s , 𝐹 = 8 2 1 4 k g p
  • D 𝐼 = 3 , 2 2 × 1 0 / k g m s , 𝐹 = 8 2 1 4 k g p

Q8:

Une mitrailleuse tire 840 balles par minute sur un mur d'acier. Chaque balle a une masse de 24,5 g, et percute le mur avec une vitesse de 120 m/s . Détermine la force agissant sur le mur sachant que chaque balle rebondit avec une vitesse de 30 m/s. Prends 𝑔 = 9 , 8 / m s .

Q9:

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 s, et que la pesanteur est de 9,8 m/s2, calcule la force moyenne d'impact au centième près.

Q10:

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 secondes, détermine l'intensité de la force totale que le sol exerce sur la balle. Prends 𝑔 = 9 , 8 / m s .

Q11:

Une fusée monte verticalement en projetant son carburant brûlé à une vitesse de 3‎ ‎600 km/h verticalement vers le bas. Sachant que pour chaque 8 secondes elle expulse 3 kg de carburant, détermine la force de portance produite par le moteur de la fusée.

Q12:

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 1 2 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.

Q13:

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 secondes après, il touche le sol. Sachant que la hauteur du plafond est de 390 cm, et que le choc a duré pour 1 7 secondes, calcule la force du choc au newton près. L'accélération gravitationnelle est de 9,8 m/s2.

Q14:

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.

Q15:

La figure ci-dessous représente un diagramme force-temps. At l'instant 𝑡 en secondes, où 𝑡 0 , la force est donnée par 𝐹 = ( 𝑡 2 ) N . Détermine limpulsion au court des premières quatre secondes.

  • A 8 N⋅s
  • B 4 N⋅s
  • C 8 3 N⋅s
  • D 1 6 3 N⋅s

Q16:

La figure ci-dessous représente un graphique de force-temps. À l'instant 𝑡 secondes, 𝑡 0 , la force est donnée par 𝐹 = ( 𝑡 3 ) + 4 N . Détermine son impulsion pendant la sixième seconde.

  • A 2 N⋅s
  • B 8 N⋅s
  • C 3 1 6 N⋅s
  • D 3 1 3 N⋅s

Q17:

Deux forces 𝐹 et 𝐹 agissent sur un objet d'une unité de masse pendant 19 secondes. Sachant que 𝐹 = 8 𝚤 4 𝚥 N et 𝐹 = 𝚤 + 3 𝚥 N , détermine l'impulsion.

  • A 7 6 5 N s
  • B 5 2 N s
  • C 1 9 1 0 N s
  • D 9 5 2 N s

Q18:

Les forces 𝐹 = 𝑎 𝑖 + 3 𝚥 , 𝐹 = 3 𝚤 + 𝑏 𝚥 et 𝐹 = 𝑎 𝑖 3 𝚥 ont agi sur un corps pendant 3 secondes. Si leur impulsion combinée sur le corps était de 𝐼 = 3 𝚤 6 𝚥 , détermine les valeurs de 𝑎 et 𝑏 .

  • A 𝑎 = 2 , 𝑏 = 8
  • B 𝑎 = 4 , 𝑏 = 2
  • C 𝑎 = 4 , 𝑏 = 8
  • D 𝑎 = 2 , 𝑏 = 2

Q19:

Une balle en caoutchouc tombe d’une hauteur de 7,2 m et rebondit verticalement jusqu'à atteindre 2,7 m. Calcule la vitesse de la balle juste après avoir frappé le sol, en prenant pour l’accélération de la pesanteur la valeur 𝑔 = 9 , 8 / m s .

  • A 2 1 6 1 0 m/s
  • B 2 1 3 1 0 m/s
  • C 2 1 6 2 0 m/s
  • D 2 1 3 5 m/s

Q20:

Un garçon essaie de jongler avec un ballon de football. Sachant qu’il s’est écoulé 2,6 secondes entre le moment où le garçon l’a frappé et le moment où il retourne à son pied, et que 𝑔 = 9 , 8 / m s , calcule la vitesse initiale du ballon.

Q21:

Un objet a été projeté verticalement vers le haut depuis le sommet d’une tour à une vitesse de 12,74 m/s. Calcule le temps mis par l’objet pour retourner au point de projection. L’accélération de la pesanteur est 𝑔 = 9 , 8 / m s .

Q22:

Un objet tombe d’une hauteur de 104,4 m par rapport à la surface de la terre. Au même instant, un autre corps est lancé à la verticale vers le haut, et depuis le sol, avec une vitesse de 40,6 m/s. Les deux objets se rencontrent après un moment 𝑡 à une distance 𝑑 du sol. Calcule 𝑡 et 𝑑 , et détermine si les deux corps se rencontrent en allant dans la même direction ou à l’opposé. On prend pour accélération de la pesanteur 𝑔 = 9 , 8 / m s .

  • A 𝑡 = 1 8 7 s , 𝑑 = 3 2 , 4 m , des directions opposées
  • B 𝑡 = 1 8 7 s , 𝑑 = 7 2 m , la même direction
  • C 𝑡 = 1 8 7 s , 𝑑 = 3 2 , 4 m , la même direction
  • D 𝑡 = 1 8 7 s , 𝑑 = 7 2 m , des directions opposées
  • E 𝑡 = 4 0 7 s , 𝑑 = 7 2 m , des directions opposées

Q23:

On jette une pierre dans un puits avec une vitesse de 4,5 m/s Elle atteint le fond en 4 secondes. Sachant que 𝑔 = 9 , 8 / m s , détermine la vitesse de la pierre au moment de la collision au fond du puits.

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