4 exemples de questions d'impulsion
1. Une balle de 0,5 kg tombe en chute libre d'une hauteur h₁ = 7,2 m au-dessus du sol et rebondit jusqu'à une hauteur h₂ = 3,2 m. Si l'accélération due à la gravité est de 10 m/ s² , l'impulsion subie par la balle est…
A. 2,0 Ns
B. 3,0 Ns
C. 10 Ns
D. 40 Ns
E. 80 Ns
Discussion
Il est connu que :
Masse de la balle (m) = 0,5 kg
La hauteur de la balle en chute libre (h1 ) = 7,2 mètres
La hauteur de la balle rebondissante (h₂ ) = 3,2 mètres
Accélération gravitationnelle terrestre (g) = 10 m/ s²
Question : Impulsion agissant sur la balle
Répondre :
La vitesse de la balle juste avant l'impact (v)o)
Calculez la vitesse de la balle juste avant l'impact en utilisant la formule de la chute libre. Sachant que la hauteur (h) = 7,2 mètres, l'accélération due à la gravité (g) = 10 m/s² et la vitesse finale juste avant l'impact au sol, utilisez la formule v² = 2gh
v o 2 = 2(10)(7,2) = 144
v <sub>o</sub> = 2(10)(7,2) = 12 m/s
La vitesse de la balle avant l'impact (v o ) est de -12 m/s. Le signe négatif indique seulement la direction.
La vitesse de la balle immédiatement après la collision (v)t)
Calculez la vitesse de la balle immédiatement après la collision en utilisant la formule du mouvement vertical ascendant. Sachant que la hauteur (h) = 3,2 mètres, l'accélération gravitationnelle (g) = -10 m/s² , la vitesse finale à la hauteur maximale (v<sub> t</sub> ² ) = 0 et que la vitesse initiale juste après l'impact au sol est demandée, utilisez la formule v <sub>t</sub> ² = v <sub> 0</sub> ² + 2gh.
v t 2 = v o 2 + 2 gh
0 = v o 2 + 2 (-10)(3,2)
v o 2 = 64
v o = √64 = 8 m/s
La vitesse de la balle après la collision (v t ) est de 8 m/s
Impulsion agissant sur la balle (I)
L'impulsion est calculée à l'aide de la formule du théorème de l'impulsion-quantité de mouvement.
Impulsion (I) = variation de la quantité de mouvement (Δp)
I = m (v t – v o ) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 Newtons-secondes
La bonne réponse est C.
2. Une balle de ping-pong de 5 grammes tombe en chute libre d'une certaine hauteur (g = 10 m/ s² ). Lorsqu'elle touche le sol, sa vitesse est de 6 m/ s et, immédiatement après, elle rebondit vers le haut à une vitesse de 4 m/ s . L'amplitude de l'impulsion qui s'exerce sur la balle est…
A. 0,50 Ns
B. 0,25 Ns
C. 0,10 Ns
D. 0,05 Ns
E. 0,01 Ns
Discussion
Il est connu que :
Masse de la bille (m) = 5 grammes = 0,005 kg
La vitesse de la balle juste avant de toucher le sol (v o ) = -6 m/s
La vitesse de la balle immédiatement après avoir touché le sol (v t ) = 4 m/s
Les vitesses positives et négatives signifient que la direction de la vitesse de la balle ou la direction du mouvement de la balle avant la collision est opposée à la direction du mouvement de la balle après la collision.
Question posée : Impulse (I)
Répondre :
Le théorème de l'impulsion-quantité de mouvement stipule que l'impulsion (I) est égale à la variation de la quantité de mouvement (Δp).
I = Δp = mv t – mv o = m (v t – v o )
I = (0,005)(4 – (-6)) = (0,005)(4 + 6) = (0,005)(10) = 0,05 Newton-seconde
La bonne réponse est D.
3. Une balle de 20 grammes est lancée vers la gauche avec une vitesse initiale v₁ = 4 m/s. Après avoir heurté le mur, la balle rebondit vers la droite avec une vitesse initiale v₂ = 2 m / s . L'impulsion résultante est…
A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns
Discussion
Il est connu que :
Masse de la bille (m) = 20 grammes = 0,020 kg
La vitesse de la balle avant la collision (v o ) = -4 m/s (vers la gauche)
La vitesse de la balle après la collision (v t ) = +2 m/s (vers la droite)
On attribue à v o un signe négatif pour distinguer sa direction de v t.
Question posée : Impulsivité
Répondre :
Impulsion (I) = variation de quantité de mouvement (Δp) = mv t – mv o
Impulsion (I) = m (v t – v o ) = 0,02 (2 – (-4))
Impulsion (I) = 0,02 (2 + 4) = 0,02 (6)
Impulsion (I) = 0,12 Newton secondes.
La bonne réponse est B.
4. Une balle de tennis de 100 grammes est lâchée au sol d'une hauteur de 20 cm sans vitesse initiale. Après avoir touché le sol, la balle rebondit à une vitesse de 1 m/ s (g = 10 m/ s² ). La variation de quantité de mouvement subie par la balle est…
A. 0,1 Ns
B. 0,3 Ns
C. 0,5 Ns
D. 0,8 Ns
E. 0,9 Ns
Discussion
Est connu :
Masse de la bille (m) = 100 grammes = 0,1 kg
Hauteur (h) = 20 cm = 0,2 mètre
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/s2
La vitesse de la balle immédiatement après avoir touché le sol (v)t) = 1m/s
Demandé : changement de quantité de mouvement de la balle
Répondre :
La vitesse de la balle avant l'impact (v)o)
Calculez la vitesse de la balle avant l'impact en utilisant la formule de la chute libre. Sachant que la hauteur de chute libre de la balle (h) est de 0,2 mètre et que l'accélération due à la gravité (g) est de 10 m/s², sa vitesse est de 10 m/s².2 et on lui a demandé la vitesse de la balle lorsqu'elle touche le sol ; la formule est donc utilisée. v2 = 2 gh
v2 = 2 (10)(0,2) = 4
v = √4 = -2 m/s
On lui attribue un signe négatif car la direction du mouvement de la balle avant la collision avec le sol est opposée à la direction du mouvement de la balle après la collision avec le sol.
Variation de la quantité de mouvement de la balle (Δp)
Δp = mvt – mvo = m (vt - vo)
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 Newton-seconde
La bonne réponse est B.
Source de la question :
Questions de physique pour l'examen national de fin d'études secondaires/professionnelles
