Exemple de questions sur le plan incliné

9 exemples de questions sur le plan incliné

Étudiez les notions relatives aux lois de Newton , à la force normale et à la force de frottement pour mieux comprendre la discussion de cette question.

1. Un bloc de 5 kg est lâché sur un plan incliné lisse, comme illustré sur la figure ! (g = 10 m/ ^s² et θ = 37 ^° ). L'accélération du bloc est…

A. 4,5 ms^-2

B. 6,0 ms ⁻²

C. 7,5 ms ⁻²

D. 8,0 ms ⁻²

E. 10,0 ms ⁻²

Discussion

Il est connu que :

m = 5 kg, g = 10 m/ ^s²

w = mg = (5)(10) = 50 N

longueur du côté inférieur = 4

longueur du côté vertical = 3

Puisque le côté inférieur = 4 et le côté vertical = 3, alors l'hypoténuse = 5. Vous pouvez le prouver en utilisant le théorème de Pythagore.

Question : accélération du bloc (a) ?

Répondre :

La force qui provoque le déplacement du bloc est w _x . Le plan incliné est lisse, il n'y a donc pas de frottement.

w_x = w sin θ = (w)(côté vertical / hypoténuse)

w _x = (50)(3/5)

w _x = 30 Newton

Quelle est l'accélération (a) du bloc ?

Σ F = ma

w _x = ma

30 = (5) a

a = 30 / 5

a = 6 m/ ^s²

La bonne réponse est B.

2. Regardez l'image ! Un bloc est initialement au repos, puis tiré vers le haut avec une force F parallèle au plan incliné. La masse du bloc est de 8 kg, le coefficient de frottement µs ₌ 0,5 et θ = 45 ^° . Pour que le bloc se déplace exactement vers le haut, la force F doit être…

A. 40 N

B. 60 N

C. 60√2 N

D. 80 N

E. 80√2 N

Discussion

Il est connu que :

Coefficient de frottement statique (µ _s ) = 0,5

Angle (θ) = 45 ^°

Accélération due à la gravité (g) = 10 m/ ^s²

Masse du bloc (m) = 8 kilogrammes

Poids du bloc (w) = mg = (8 kg)(10 m/s² ⁾ = 80 kg m/s² ⁼ 80 Newtons

Question : Quelle est l'intensité de la force F pour que le bloc se déplace vers le haut ?

Répondre :

Le bloc se déplacera vers le haut si F ≥ w _x + f _s.

La composante de la gravité parallèle au plan incliné :

w _x = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

La composante de la gravité perpendiculaire au plan incliné :

w _y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

force normale :

N = w _y = 40√2

force de frottement statique :

f _s = µ _s N = (0,5)(40√2) = 20√2

L'intensité de la force F nécessaire pour que le bloc se déplace vers le haut :

F ≥ w _x + f _s

F ≥ 40√2 + 20√2

F ≥ 60√2 Newton

La bonne réponse est C.

3. Un bloc de 8 kg est placé sur un plan incliné rugueux, comme illustré sur la figure suivante. La force extérieure minimale nécessaire pour empêcher le bloc de glisser est… (sin 37 ^° = 0,6, cos 37 ^° = 0,8, g = 10 m/ ^s² , µk ₌ 0,1)

A. 6,4 N

B. 4,6 N

C. 48,5 N

D. 54,4 N

E. 68,8 N

Discussion

Il est connu que :

Masse du bloc (m) = 8 kg

Accélération due à la gravité (g) = 10 m/ ^s²

Poids du bloc (w) = mg = (8)(10) = 80 Newtons

Sin 37 ^° = 0,6

Cos 37 ^° = 0,8

Coefficient de frottement cinétique (µ _k ) = 0,1

N = w _y = w cos 37 ^° = (80)(0,8) = 64 Newtons

Question : La force externe minimale (F) nécessaire pour soutenir le bloc afin que celui-ci ne glisse pas vers le bas.

Répondre :

Le bloc ne glisse pas vers le bas si F = w _x

La composante de la gravité parallèle au plan incliné :

w _x = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48

fk ₌ µkN = (0,1)(64) = _6,4

La force minimale F pour que le bloc ne glisse pas vers le bas :

F + f _k – w _x = 0

F = w _x – f _k = 48 – 6,4 = 41,6 Newtons

4. Un objet de 5,0 kg est tiré par une corde vers le haut d'un plan incliné rugueux par une force de 71 N (g = 10 m/s² ^, sin 37 ^° = 0,6, cos 37 ^° = 0,8). Si le coefficient de frottement entre l'objet et le plan est de 0,4, l'accélération subie par l'objet est…

A. 0,5 ms^-2

B. 2 ms ^-2

C. 2,5 ms ^-2

D. 3 ms ^-2

E. 5 ms ^-2

Discussion

Il est connu que :

Masse de l'objet (m) = 5 kg

4. Questions d'examen national de physique SMA 2012/2013 SA 67 n° 5

Un objet de 5,0 kg est tiré par une corde vers le haut d'un plan incliné rugueux avec une force de 71 N (g = 10 m/s² ^, sin 37 ^° = 0,6, cos 37 ^° = 0,8). Si le coefficient de frottement entre l'objet et le plan est de 0,4, l'accélération subie par l'objet est…

A. 0,5 ms ^-2

B. 2 ms ^-2

C. 2,5 ms ^-2

D. 3 ms ^-2

E. 5 ms ^-2

Discussion

Il est connu que :

Masse de l'objet (m) = 5 kg

Accélération due à la gravité (g) = 10 m/ ^s²

Poids de l'objet (w) = mg = (5)(10) = 50 Newtons

Force F = 71 Newtons

Sin 37 ^° = 0,6

Cos 37 ^° = 0,8

Coefficient de frottement = 0,4

Question : Accélération de l'objet (a)

Répondre :

Force résultante

Commencez par calculer la force résultante agissant sur l'objet.

La composante de la gravité parallèle au plan incliné :

w _x = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30

La composante de la gravité perpendiculaire au plan incliné :

w _y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40

Style normal :

N = w _y = 40

Force de frottement cinétique :

f _k = µ _k N = (0,4)(40) = 16

Force résultante agissant sur un plan incliné :

∑ F = F – w _x – f _k = 71 – 30 – 16 = 25 Newtons

Accélération d'un objet

L'accélération d'un objet se calcule à l'aide de la formule de la deuxième loi de Newton :

a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/ ^s²

La bonne réponse est E.

5.
Regardez l'image ! Un bloc est initialement au repos, puis tiré vers le haut par une force F parallèle au plan incliné. La masse du bloc est de 8 kg et le coefficient de frottement est µ._s = 0,5 et θ = 45^oPour que le bloc se déplace vers le haut, la force F doit être aussi grande que…

A. 40 N
B. 60 N
C. 60√2 N
D. 80 N
E. 80√2 N

Discussion
Est connu :
Coefficient frottement statique (µ_s) = 0,5
Angle (θ) = 45^o
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/s²
Masse du bloc (m) = 8 kilogrammes
Poids du bloc (w) = mg = (8 kg)(10 m/s²) = 80 kg m/s² = 80 Newton
Demandé : L'intensité de la force F pour que le bloc se déplace vers le haut
Répondre :

Le bloc de droite se déplacera vers le haut si F ≥ w_x + f_s.
La composante de la gravité parallèle au plan incliné :
w_x = w péché θ = (80)(péché 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
La composante de la gravité perpendiculaire au plan incliné :
w_y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
force normale :
N = w_y = 40√2
force de frottement statique :
f_s =µ_s N = (0,5)(40√2) = 20√2
L'intensité de la force F nécessaire pour que le bloc se déplace vers le haut :
F ≥ w_x + f_s
F ≥ 40√2 + 20
F ≥ 60√2 Newton
La bonne réponse est C.

6.
Un bloc de 8 kg est placé sur un plan incliné rugueux, comme illustré ci-dessous. La force extérieure minimale nécessaire pour empêcher le bloc de glisser est… (sin 37°)^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 ms^-2, µ_k = 0,1)

A. 6,4 N
B. 4,6 N
C. 48,5 N
D. 54,4 N
E. 68,8 N

Discussion
Est connu :
Masse du bloc (m) = 8 kg
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/s²
Poids du bloc (w) = mg = (8)(10) = 80 Newtons
Péché 37^o = 0,6
Cos 37^o = 0,8
Coefficient de frottement cinétique (µ_k) = 0,1
Demandé La force externe minimale (F) maintenant la poutre en place pour qu'elle ne glisse pas vers le bas
Répondre :
Le bloc ne glisse pas vers le bas si F = l_x
La composante de la gravité parallèle au plan incliné :
w_x = w péché θ = (80)(péché 37) = (80)(0,6) = 48
f_k =µ_k N = (0,1)(64) = 6,4
La force minimale F pour que le bloc ne glisse pas vers le bas :
F + f_k - dans_x = 0
F = l_x - F_k = 48 – 6,4 = 41,6 Newton

7.
Un objet de masse 5,0 kg est tiré par une corde vers le haut d'un plan incliné rugueux par une force de 71 N (g = 10 m s).^-2, péché 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Si le coefficient de frottement entre l'objet et le plan est de 0,4, l'accélération subie par l'objet est…
A. 0,5 ms^-2
B. 2 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 3 ms^-2
E. 5 ms^-2
Discussion
Est connu :
Masse de l'objet (m) = 5 kg
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/s²
Poids de l'objet (w) = mg = (5)(10) = 50 Newtons
Force F = 71 Newtons
Péché 37^o = 0,6
Cos 37^o = 0,8
Coefficient de frottement = 0,4
Demandé : Accélération de l'objet (a)
Répondre :
Force résultante
Commencez par calculer la force résultante agissant sur l'objet.
La composante de la gravité parallèle au plan incliné :
w_x = w péché θ = (50)(péché 37) = (50)(0,6) = 30
La composante de la gravité perpendiculaire au plan incliné :
w_y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40
force normale :
N = w_y = 40
force de frottement cinétique :
f_k =µ_k N = (0,4)(40) = 16
Force résultante agissant sur un plan incliné :
∑F = F – w_x - F_k = 71 – 30 – 16 = 25 Newtons
Accélération d'un objet
L'accélération d'un objet se calcule à l'aide de la formule de la deuxième loi de Newton :
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²
La bonne réponse est E.

8. Regardez l'image ! Un bloc est initialement au repos, puis tiré vers le haut avec une force F parallèle au plan incliné. La masse du bloc est de 2 kg, le coefficient de frottement statique est de 0,3 et l'angle d'inclinaison est de 45 ^° . Pour que le bloc se déplace exactement vers le haut, la force F doit être… g = 10 m/s²^.

Discussion
Il est connu que :
m = 2 kg, g = 10 m/s², = 45^o,_s = 0,3
Question : Pour que le bloc se déplace exactement vers le haut, quelle est l'intensité de la force F ?
Répondre :

Information : F = force de traction, w = force de gravité, w_x = composante du poids du bloc parallèle à la surface du plan incliné, w_y = composante du poids du bloc perpendiculaire à la surface du plan incliné, N = force normale, f_s = force de frottement statique.

Dans l'énoncé, le coefficient de frottement statique est connu, ce qui signifie que la surface du plan incliné est rugueuse, de sorte qu'il existe une force de frottement qui empêche le mouvement du bloc.
Pour que le bloc se déplace vers le haut, la force F doit être égale à w._x +f_sL'objet se déplace vers le haut lorsque F est supérieur à w_x +f_s.

w = mg = (2)(10) = 20 Newtons
w_x = w sin 45^o = (20)(½ √2) = 10√2 Newtons
w_y = w cos 45^o = (20)(½√2) = 10√2 Newtons
N = w_y = 10√2
f_s =_s N = (0,3)(10√2) = 3√2 Newtons

Le bloc se déplacera donc vers le haut :
F = l_x +f_s = 10√2 + 3√2 = 13√2 Newtons
La bonne réponse est C.

9. Un objet de masse 2 kg est placé sur un plan incliné, comme illustré ci-dessous. Si le coefficient de frottement statique entre l'objet et le plan incliné est de 0,2√3 et que g = 10 m/ ^s² , alors la force résultante qui met l'objet en mouvement est…

Discussion
Il est connu que :
m = 2 kg, g = 10 m/s², = 30^o,_s = 0,2√3
Question posée : La force résultante qui déplace un objet ?

Répondre :

Le frottement s'oppose toujours au mouvement d'un objet ; par conséquent, la force de frottement est représentée comme étant de direction opposée à celle du mouvement de l'objet. On suppose que l'objet se déplace vers le bas, donc la force de frottement est représentée comme étant dirigée vers le haut. On suppose que l'objet se déplace vers le bas car aucune force ne le tire vers le haut.
w = mg = (2)(10) = 20 Newtons
w_x = w sin 30^o = (20)( ½ ) = 10 Newtons
w_y = w cos 30^o = (20)( ½ √3) = 10√3 Newtons
N = w_y = 10√3 Newton
f_s =_s N = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 Newtons
La force résultante qui déplace un objet est :
F = l_x - F_s = 10 – 6 = 4 Newton
w_x supérieur à f_s L'objet se déplace donc vers le bas, dans la direction de w_x.
La bonne réponse est A.

Source de la question :

Questions de physique pour l'examen national de fin d'études secondaires/professionnelles