Force Travail Energie Puissance Rendement

Force Travail Energie Puissance Rendement
1. Unités de :
• La force : le Newton N
• Le travail : le Joule J
• La puissance : le Watt W
• L’énergie : le Joule J
• Du poids : le Newton N
• Energie cinétique : le Joule J
2. Quelle force faut-il appliquer à une masse
de 12 kg pour accélérer de 5,6 m/s2 cette
masse.
12 5,6 67,2 Fma N=⋅= ⋅ =
3. Quel est le poids d’un homme de masse 60 kg.
60 9,81 588,6
P
Fmg N=⋅= ⋅ =
4. Une machine effectue un travail de 10'000 Joules en 100 secondes. Calculer sa
puissance.
100
W
PW
t
==
+
40 3 3600 432000 EPt J=⋅= ⋅⋅ =+
5. Une ampoule électrique d’une puissance
de 40 Watt brille pendant 3 heures.
Calculer l’énergie consommée.
6. Quel est le travail effectué par un moteur
de 50 kW qui fonctionne pendant 1 heure
et 20 minutes.
50000 4800 240000000 EPt J=⋅= ⋅ =+

7. Lorsqu’une force de frottement effectue un travail, de quel signe est-il ?
Opposé au mouvement du corps.
8. Calculer le travail effectué par le corps G
de masse m = 28 kg.
h = 42 m
28 9,81 42 11536,56 WFs J=⋅= ⋅ ⋅ =
9. Une parachute descend verticalement à la
vitesse de 7 m/s. Son poids est de 1000 N.
Représenter les forces appliquées au
système parachutiste-parachute.
La force de frottement agit de bas en haut
avec une intensité de 1000 N
10. Un sauteur à la perche dont le poids vaut
750 N franchit une barre placée à 5 m et
retombe sur un matelas de 1 m d’épaisseur.
• Quel travail produit le sauteur pour s’élever à 5 m ? 750 5 3750 WFh J
=
⋅= ⋅=+
3000
PP
EFh J
• A 5 m de hauteur, quelle est l’énergie potentielle du sauteur par rapport au
matelas ?
=
⋅=+
• Quelle est l’énergie cinétique du sauteur à la fin de sa course d’élan ?
La même que le travail pour s’élever à 5 m soit 3750 J
• Quelle quantité d’énergie doit absorber le matelas ?
L’énergie potentielle par rapport au matelas soit 3000 J
• Quelle est la vitesse du sauteur à la fin de la course d’élan ?
2223750 9,9 /
276,45
C
CE
mV
EV ms
m
⋅
⋅⋅
=⇒= = =

1
1
Un enfant de masse 30 kg se laisse glisser sur un
toboggan de hauteur verticale h = 3 m. Les force
de frottements, pendant la descente, effectuent un
travail négatif W = - 200 J.
• Calculer l’énergie potentielle en A.
9,81 30 9,81 3 882,9
P
Em h J=⋅ ⋅= ⋅ ⋅=+
882,9 200 682,9
CPf
EEW J=−= − =
• Quelle est l’énergie cinétique en bas du
toboggan.
• Quelle est la vitesse de l’enfant.
222682,9 6,74 /
230
C
CE
mV
EV ms
m
⋅
⋅⋅
=⇒= = =
12. Une montgolfière de poids 5000 N est à
2000 m du sol.
La hauteur de la falaise zo est de 200 m.
• Quelle est son énergie potentielle par rapport au sol.
5000 2000 10000000
PP
EFh J=⋅= ⋅ =+
5000 2200 11000000
PP
EFh J=⋅= ⋅ =+
5000 100 500000
PP
EFh J=⋅= ⋅− =−+
9,81 120 9,81 1,9 2236,68 Wm h J=⋅ ⋅= ⋅ ⋅ =+
9,81 120 9,81 1,9 2236,88
P
Em h J=⋅ ⋅= ⋅ ⋅ =+
• Quelle est son énergie potentielle par rapport à la mer.
• Quelle est son énergie potentielle par rapport au sol si la montgolfière
est 100 m au-dessus de l’eau.
13. Un haltérophile soulève un masse totale de
120 kg à la hauteur h = 1,90 m.
• Calculer le travail produit.
• Quelle est l’énergie potentielle de
l’haltère.

14. Un skieur de masse m = 80 kg descend
une piste de pente 12%. Les forces de
frottements ont une intensité de 30 N qui
s’opposent à la vitesse du skieur.
h = 17,87 m
• Quelle est l’énergie potentielle du skieur en A pour une vitesse initiale
nulle. 9,81 80 9,81 17,87 14024,4 Wm h J=⋅ ⋅= ⋅ ⋅ =+
30 150 4500
f
WFs J=⋅=−⋅ =−+
14024,4 4500 9524,4
CPf
EEW J=−= − =
• Quel est le travail résistant des forces de frottements.
• Quelle est l’énergie cinétique du skieur en B
• Quelle est la vitesse du skieur en B
222 9524,4 15,43 /
280
C
CE
mV
EV ms
m
⋅
⋅⋅
=⇒= = =
• Mêmes questions mais le skieur à une vitesse initiale en A de 5 m/s.
• En A le skieur possède une énergie cinétique liée à la vitesse initiale et son
énergie potentielle.
• 21000 1000 14024,4 15024,4
2
CACP
mV
EJEEE J
⋅
== ⇒=+=+ =
15024,4 4500 10524,4
CPf
EEW J=−= − = •
• 222 10524,4 16,22 /
280
C
CE
mV
EV ms
m
⋅
⋅⋅
=⇒= = =
15. Pour faire passer la masse la charge G de
800 N, du point B au Point A en 5
secondes, le moteur absorbe une
puissance de 8600 Watt
AB = 18 m
• Calculer la puissance utile pour
déplacer la charge de A à B en 5 sec.
800 18 2880
5
Fh
PW
t
⋅⋅
== =
+
+
• Calculer le rendement de l’installation.
2880 0,33 33%
8600
ut
abs
P
P
η == = ⇒