Exercice 1

Une voiture de 2000 kg, initialement à l’arrêt, subit une force de traction de 4500 N. La force de frottement (supposée constante) vaut 500 N. Elle se déplace sur une route horizontale. Calculez :

1. l’accélération de la voiture ;
2. la vitesse de la voiture après 5 s (en km/h) ;
3. la distance qu’elle a parcourue pendant ces 5 s ;
4. la décélération de la voiture si le conducteur freine et que la voiture subit, en plus de la force de frottement, une force de freinage de 4500 N lorsqu’elle roule à 72 km/h.
5. la distance d’arrêt.

Rép. 2 m/s², 10 m/s, 36 km/h, 25 m, 2.5 m/s², 80 m.

Exercice 2

Une grue soulève une charge de 1000 kg qui se trouve sur le sol. L’accélération vaut 0.5 m/s² pendant 2 s. La masse monte ensuite à vitesse constante pendant 10 s avant de ralentir et de s’arrêter en 1 seconde. Calculez la force exercée par le câble sur la charge :

1. lorsqu’elle démarre ;
2. lorsqu’elle s’élève à vitesse constante
3. lorsqu’elle décélère.

Quelle distance la charge franchit-elle :

1. en accélérant
2. à vitesse constante
3. en décélérant.

Rép. 10’500 N, 10’000 N, 9000 N (avec g=10 m/s²), 1 m, 10 m, 0.5 m.

Exercice 3

Calculez l’accélération d’un objet qui se trouve à mi-distance entre la Terre et la Lune.

• d_TL = 384’000 km. M_T = 6 × 10²⁴ kg. M_L = 7.34 × 10²² kg.

Rép. 1.07 × 10^-2 m/s².

Exercice 4

Deux planètes de masses m et M s’attirent avec une force F lorsqu’elles sont séparées par une distance d. Que devient la force si :

1. on multiplie la distance d par 2 et on divise la masse m par 2
2. on divise la distance d par 2, on multiplie M par 2 et m par 2
3. on divise la distance d par 0.5, on multiplie M par 4
4. on divise la distance d par 2 et on divise la masse M par 0.5.

Rép. $\frac{F}{8}$, 16 F, F, 2F

Exercice 5

Vous disposez de 3 objets de masses m₁, m₂ et m₃. La force agissant entre l’objet 1 et l’objet 2 vaut F₁₂ unités lorsqu’ils sont séparés par une distance d₁₂. La force agissant entre l’objet 2 et l’objet 3 vaut F₂₃ unités lorsqu’ils sont éloignés de d₂₃.
Calculez les valeurs des rapports m₁/m₃ et complétez, pour les forces et les distances données, chaque ligne du tableau :

Rép. $\frac{1}{12}$, 18, $\frac{8}{9}$, $\frac{9}{8}$.