Feuille d'activités : Deuxième loi du mouvement de Newton pour une masse et une force constantes

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à résoudre des problèmes en utilisant la deuxième loi de Newton.

Q1:

Quel est le poids en newtons d'un corps de 178 kg? On prendra 𝑔=9,8/ms pour la pesanteur.

Q2:

On tire une balle de masse 63 g vers une barrière fixe avec une vitesse de 80 m/s. Elle pénètre la barrière et s'enfonce à une profondeur de 5 cm avant de s’arrêter. Détermine la résistance de la barrière au mouvement de la balle.

Q3:

Un objet de masse 37 kg est placé sur une surface lisse horizontale. Une force d'intensité 72 N agit sur l'objet telle que sa ligne d'action forme un angle de 60 vers le bas par rapport à la verticale. Détermine l'accélération de l'objet 𝑎 et l'intensité de la réaction normale 𝑅. Arrondis les réponses au centième près.

  • A 𝑎 = 1 , 6 9 / m s , 𝑅 = 3 9 8 , 6 0 N
  • B 𝑎 = 6 2 , 3 5 / m s , 𝑅 = 3 9 8 , 6 0 N
  • C 𝑎 = 1 , 6 9 / m s , 𝑅 = 7 3 , 0 0 N
  • D 𝑎 = 6 2 , 3 5 / m s , 𝑅 = 7 3 , 0 0 N

Q4:

Un objet de masse 30,6 kg est posé en état de repos sur un plan horizontal lisse. Une force horizontale d'intensité 51 N agit sur l'objet pour 5 secondes. Détermine la vitesse de l'objet au bout des 5 secondes.

Q5:

Une force constante agit sur un corps de masse 9 kg, de sorte que la vitesse du corps passe de 58 km/h à 66 km/h en 12 seconde. Calcule l'intensité de la force.

Q6:

Le rapport entre les masses de deux corps au repos est de 2349. Si une force d'intensité 𝐹 agit sur chacun d'eux, calcule le rapport entre l'accélération résultante de chaque corps.

  • A 4 9 2 3
  • B 2 3 4 9
  • C 3 6 2 5
  • D 1 8 1 3

Q7:

Un train de masse 55 tonnes était en train d'accélérer à 4 cm/s2 le long d'un rail horizontal. Sachant que la force motrice générée par le moteur était de 4‎ ‎950 kgp, et que l'accélération gravitationnelle est de 9,8 m/s2, calcule la résistance à son mouvement par tonne de sa masse.

Q8:

On tire une balle de masse 45 g avec une vitesse de 53 m/s vers un bloc en bois d’épaisseur 40 cm. Calcule la vitesse de sortie de la balle en sortant de la face arrière du bloc, sachant que la résistance du bois au mouvement de la balle est de 4,5 kgp. On prendra 𝑔=9,8/ms.

Q9:

Un tank de masse 41 tonnes a commencé à se déplacer le long d'une section d'un sol horizontal. La résistance à son mouvement était 9 N par tonne de sa masse, et l'intensité de la force générée par son moteur était de 1‎ ‎450 N. Détermine la vitesse du tank 472 secondes après son démarrage, en arrondissant le résultat au centième près.

Q10:

Une montgolfière de masse 1,5 tonnes descend verticalement vers le bas avec une accélération de 106,2 cm/s2. Sachant que l'accélération gravitationnelle égale 9,8 m/s2, calcule la force de portance engendrée par la montgolfière.

  • A 16‎ ‎293 N
  • B 1‎ ‎662,551 N
  • C 1‎ ‎337,449 N
  • D 13‎ ‎107 N

Q11:

Une certaine force agissait sur trois corps distincts, causant pour chacun une accélération différente: le premier accéléré à 4𝑎, le deuxième à 7𝑎, et le troisième à 𝑎. Les trois corps sont entrés en collision et ont fusionné en un seul corps. Sachant que lorsque la même force a agi sur ce nouveau corps, cela a entraîné une accélération 𝑎, détermine le rapport 𝑎𝑎:.

  • A 3 9 2 8 :
  • B 2 8 3 9 :
  • C 1 1 2 :
  • D 1 2 1 :

Q12:

Un ballon de masse 1‎ ‎086 kg montait verticalement à 36 cm/s. Si un corps de masse 181 kg tombe depuis ce ballon, calcule la distance entre le ballon et le corps 11 secondes après le début de la chute. Prends 𝑔=9,8/ms .

Q13:

Une montgolfière de masse 𝑚 kg porte un objet de masse 𝑚 kg. Elle se déplace verticalement vers le haut avec une accélération de 112𝑔. L'objet tombe de la montgolfière, et celle-ci commence à se déplacer avec une accélération de 14𝑔. Sachant que la force de portance de la montgolfière et la résistance à son mouvement sont constantes dans les deux cas, détermine le rapport 𝑚: 𝑚. Prends 𝑔=9,8/ms.

  • A11 : 2
  • B13 : 2
  • C2 : 11
  • D2 : 13

Q14:

Un train de masse 598 tonnes accélère uniformément de 19 cm/s2 lorsque le dernier wagon du train est détaché. La résistance au mouvement du train est de 4 kgp par tonne de la masse du train. Sachant que la masse du dernier wagon est de 25 tonnes, détermine l'accélération du train après que le dernier wagon est détaché. Prends 𝑔=9,8/ms.

Q15:

Un corps de masse 45 kg est tombé verticalement d'un point situé à 70 cm au-dessus d'une surface sableuse. Sachant que le corps a pénétré une distance de 𝑠 cm dans le sable et que la résistance du sable sur le mouvement du corps était de 150 kgp, calcule la valeur de 𝑠. Prends 𝑔=9,8/ms.

Q16:

Un train de masse 21 tonnes se déplaçait sur une voie rectiligne à 105,84 km/h. Soudainement, le dernier wagon, de masse 7 tonnes, se détacha du reste du train. La résistance au mouvement du train à un moment donné est égale à 50 kgp par tonne de masse du train. Détermine la durée 𝑡 pour que le wagon libéré s'arrête et que la vitesse 𝑣 du reste du train à cet instant 𝑡. Considère l'accélération due à la gravité 9,8 m/s2.

  • A 𝑡 = 6 0 s , 𝑣 = 7 8 , 4 / m s
  • B 𝑡 = 5 8 7 s , 𝑣 = 5 8 , 8 / m s
  • C 𝑡 = 5 8 7 s , 𝑣 = 4 4 , 1 / m s
  • D 𝑡 = 6 0 s , 𝑣 = 4 4 , 1 / m s

Q17:

Une balle de masse 50 g se déplace horizontalement à une vitesse de 60 m/s. Elle touche une cible en état de repos formée de deux couches adjacentes. La balle traverse la première couche qui consiste en 32 cm de fibre de verre, puis s'enfonce à 34 cm dans la deuxième couche, en bois, avant de s'arrêter. Si la résistance du bois est deux fois celle du fibre de verre, alors détermine la résistance du fibre de verre.

Q18:

Un corps de masse 41 kg se déplaçait le long d'une route horizontale à 14 m/s. Une force a commencé à agir sur le corps qui s'oppose à son mouvement. En conséquence, sur les prochains 26 m, sa vitesse a diminué uniformément jusqu'à 12 m/s. Détermine l'intensité de la force qui a provoqué ce changement de mouvement du corps.

Q19:

Un cylindre de révolution de hauteur 40 cm, de rayon 18 cm et de masse 18 kg se déplace avec une vitesse de 11 m/s. Il entre dans un nuage de poussière. L'action de la poussière sur l'objet engendre une résistance de 0,05 gp pour chaque centimètre carré de l'aire de sa surface latérale. Sachant qu'il traverse le nuage de poussière en 25 secondes, détermine sa vitesse lorsqu'il sort de l'autre côté. Prends 𝜋=227.

Q20:

Une force d'intensité 6 N agissait sur un corps de 4 kg. Sachant que le corps a commencé à bouger depuis le repos, détermine la distance parcourue par le corps lors des premières 10 secondes de son mouvement.

Q21:

Un train de masse 27 tonnes a commencé à quitter une gare. La force de son moteur était supérieure de 97,2 kN à la résistance totale à son mouvement. Il a continué à accélérer sous l'action de cette force jusqu'à atteindre une vitesse de 28,8 m/s, puis a continué à se déplacer à cette vitesse pour un certain temps. Enfin, le conducteur a appuyé sur les freins, ce qui a entraîné le ralentissement du train à 720 m/s2. Sachant que la distance totale parcourue par le train était de 4‎ ‎377,6 m, calcule la durée totale du trajet.

Q22:

Un objet de masse 2 kg se déplace le long d'une ligne droite sous l'action d'une force 𝐹. La force agissant sur l'objet est 𝐹=(9𝑥+7) N, 𝑥 est le déplacement de l'objet à partir de sa position initiale. Détermine la vitesse de l'objet lorsque 𝑥=4m.

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