E1 15-16

Épreuve de physique
Nom :
E1, Janvier 2016
No :
Classe : 2de
Durée : 100 minutes
L’usage de la calculatrice scientifique est autorisé.
L’épreuve est composée de 6 exercices
Exercice 1 : Mouvement et référentiel (6 points)
A la fête foraine, on se rend au manège des chevaux de bois. Ce manège tourne, vue de dessus, dans le
sens des aiguilles d’une montre. Sur un banc, situé au sol, une maman surveille son enfant qui est
monté sur un cheval en bois du manège.
1. Ce cheval est situé à 2,5 m du centre du plateau. L’enfant effectue un tour de manège en 28 s.
a. Quel est le mouvement de l’enfant
i. dans le référentiel lié au sol ?
ii. dans le référentiel lié au plateau du manège ?
b. Quel est le mouvement de la mère de l’enfant
i. dans le référentiel lié au sol ?
ii. dans le référentiel lié au lié au plateau du manège ?
c. Calculer la vitesse moyenne du cheval où est assis l’enfant dans le référentiel lié au sol ?
2. Le manège tourne toujours, l’enfant descend de son cheval et décide de rejoindre le centre du
manège.
Dessiner approximativement la trajectoire de l’enfant observée (vue de dessus) :
a. Dans le référentiel lié au sol.
b. Dans le référentiel lié au plateau.
Exercice 2 : Poids et gravitation (6 points)
La Lune est assimilable à un solide dont la masse est régulièrement répartie autour de son centre.
1. a. i. Écrire l’expression de la force de gravitation exercée par la Lune de masse m L sur un objet de
masse m, situé à la distance d du centre de la Lune puis la calculer.
ii. Préciser le point d’application, la direction et le sens de cette force.
iii. Représenter cette force sur un schéma.
b. En déduire l’expression littérale de l’intensité de la pesanteur gL de la Lune en fonction de G, mL
et d.
2. Des astronautes ont rapporté m r = 117 kg de roches.
Déterminer l’intensité de la pesanteur gL et en déduire le poids de ces roches :
a. À la surface de la Lune ;
b. Dans la capsule en orbite autour de la Lune, à l’altitude h = 100 km.
On donne : masse de la Lune m L = 7,34 x 10 22 kg ;
Rayon de la lune R L = 1,74 x 10 3 km ;
G = 6,67 x 10 - 11 S.I.
Exercice 3 : Forces et mouvement (4 points)
Un livre de 4,6 N est posé sur une table rugueuse. On incline la table, le livre ne glisse pas.
1. a. Quelles sont les forces qui s'exercent sur le livre. Que peut-on dire de ces forces ?
b. Schématiser le livre sur la table puis représenter les forces sur le livre.
Prendre : 1cm pour 2 N
2. Expliquer si les forces de frottements interviennent ou pas.
Exercice 4 : Equation horaire (5 points)
Le centre de gravite G d’un cycliste décrit un axe x’Ox.
L’abscisse de G à une date t donnée est : x= 2,6 t2 (x en mètre et t en seconde).
1. Quelle la position de G a la date t = t0 = 0 s ?
2. Quelle distance parcourt le cycliste à la date t = 3 s ?
3. a. Le mouvement de G est rectiligne uniformément accéléré. Justifier.
b. Calculer l’accélération de G.
4. Sachant que le cycliste part du repos à l’origine des dates.
Calculer la vitesse du cycliste à la date t = 3 s.
Exercice 5: Mouvement rectiligne (4 points)
Le graphe suivant représente la variation de la position x en mètre d’un point mobile en fonction du
temps.
1. Le mouvement est-il uniforme ou accéléré ? Justifier.
2. Calculer les vitesses instantanées du mobile au temps t4= 4 s et au temps t6 = 6s.
3. Calculer la vitesse moyenne du mobile pour tout le trajet.
Exercice 6: Mouvements rectilignes et vitesses (5 points)
Une voiture se déplace sur une route rectiligne, la variation de sa vitesse instantanée en fonction du
temps est donnée par la figure suivante.
Le graphique montre que la voiture passe par deux phases.
1. Préciser les intervalles de temps de chaque phase.
2. Justifier la nature du mouvement de la voiture dans chaque phase.
3. Déterminer l’accélération moyenne de la voiture dans chaque phase.
4. Calculer la distance totale parcourue par la voiture.