Exemples de questions sur la loi de Newton

20 exemples des lois de Newton

Première loi de Newton

1. Si la force résultante agissant sur un objet est égale à zéro, alors...

(1) l'objet n'accélérera pas

(2) les objets sont toujours au repos

(3) la variation de la vitesse de l'objet est nulle

(4) Il est impossible pour un objet de se déplacer en ligne droite à vitesse constante

La vérité est…

A. (1), (2) et (3)

B. (1) et (3) seulement

C. (2) et (4) seulement

D. (4) seulement

E. (1), (2), (3) et (4)

Discussion

La bonne réponse est :

(1) L'objet n'accélérera pas

La force résultante provoque l'accélération d'un objet. Si la force résultante est nulle, l'objet n'accélère pas.

(2) Les objets sont toujours au repos

La première loi de Newton stipule que si la force résultante agissant sur un objet est égale à zéro, alors un objet au repos restera au repos et un objet en mouvement à vitesse constante (mouvement linéaire uniforme) restera en mouvement à vitesse constante.

(3) La variation de la vitesse de l'objet est nulle

La variation de vitesse est égale à l'accélération. Si la variation de vitesse d'un objet est nulle, son accélération est également nulle. Par conséquent, la force résultante qui s'exerce sur l'objet est nulle.

La bonne réponse est A.

Objets dans l'ascenseur

2. Lorsque Sandi se trouve dans un ascenseur à l'arrêt, son poids est de 500 N. L'accélération due à la gravité est de 10 m/ ^s² . Lorsque l'ascenseur accélère, la tension dans le câble atteint 750 N. L'accélération de l'ascenseur est donc de…

A. 5,0 ms ^–2

B. 7,5 ms ^–2

C. 10,0 ms ^–2

D. 12,5 ms ^–2

E. 15,0 ms ^–2

Discussion

Il est connu que :

Poids du code (w) = 500 Newton = 500 kg ms ^–2 (ascenseur au repos)

Accélération due à la gravité (g) = 10 m s ^–2

Masse du mot de passe (m) = 500 / 10 = 50 kg

Tension de la corde (T) = 750 N (ascenseur accéléré)

On néglige la masse de l'ascenseur.

Question posée : Accélération de l'ascenseur

Répondre :

L'ascenseur est à l'arrêt, il n'y a pas d'accélération (a = 0). La force ascendante est positive, la force descendante est négative.

ΣF = ma

T – w = 0

T = w

T = 30 000 Newtons

Si l'ascenseur accélère vers le bas, la tension dans le câble devient inférieure à 500 newtons. En revanche, s'il accélère vers le haut, la tension dans le câble devient supérieure à 500 newtons.

La tension dans le câble atteint 750 N, ce qui provoque l'accélération de l'ascenseur vers le haut. Les forces agissant dans le même sens que le mouvement de l'ascenseur sont positives, et celles agissant dans le sens opposé sont négatives.

T – w = ma

750 – 500 = 50 a

250 = 50 a

a = 250 / 50

a = 5,0 ms ^–2

La bonne réponse est A.

3. Une personne de 60 kg se trouve dans un ascenseur descendant avec une accélération de 3 m/ ^s² . Si l'accélération due à la gravité est de 10 m/ ^s² , alors l'intensité de la force normale exercée par le plancher de l'ascenseur sur la personne est de…

A. 180 N

B. 200 N

C. 340 N

D. 420 N

E. 600 N

Discussion

Il est connu que :

Masse (m) = 60 kg

Accélération de la personne et de l'ascenseur (a) = 3 m/ ^s²

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

Gravité (w) = mg = (60)(10) = 600 Newtons

Question : force normale (N)

Répondre :

Deux forces agissent sur une personne dans un ascenseur : la gravité (ω) et la force normale exercée par le plancher de l’ascenseur (N). Trois vecteurs interviennent : la gravité, la force normale et l’accélération de l’ascenseur. La gravité est dirigée vers le bas, la force normale vers le haut et l’accélération de l’ascenseur vers le bas. Le vecteur dirigé vers le bas est positif et celui dirigé vers le haut est négatif.

∑ F = ma

w – N = (60)(3)

600 – N = 180

N = 600 – 180

N = 420 Newtons

La bonne réponse est D.

4. Reza, de masse 40 kg, se trouve dans un ascenseur qui monte. Si la force exercée par le plancher de l'ascenseur sur les pieds de Reza est de 520 N et que l'accélération due à la gravité est de 10 m/ ^s² , alors l'accélération de l'ascenseur est de…

A. 1,0 ms ^-2

B. 1,5 ms ^-2

C. 2,0 ms ^-2

D. 2,5 ms ^-2

E. 3,0 ms ^-2

Discussion

Il est connu que :

Masse (m) = 40 kg

Force normale (N) = 520 N

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

Force de gravité (w) = mg = (40)(10) = 400 N

Question posée : Accélération de l'ascenseur

Répondre :

∑ F = ma

400 – 520 = (40)(a)

-120 = (40)(a)

a = -120/40

a = -3 m/ ^s²

L'accélération de l'ascenseur est de 3 m/s² ^. Le signe négatif signifie que l'ascenseur se déplace vers le haut.

La bonne réponse est E.

5. Une personne de 60 kg se trouve dans un ascenseur qui descend avec une accélération de 3 m/ ^s² . Quelle pression les pieds de cette personne exercent-ils sur le plancher de l'ascenseur ?

Discussion

Il est connu que :

Masse de la personne (m) = 60 kg

Poids de la personne (w) = mg = (60 kg)(10 m/s² ⁾ = 600 kg m/s² ⁼ 600 Newtons

Accélération de l'ascenseur (a) = 3 m/s ² , vers le bas.

Question posée : Quelle pression les pieds d'une personne exercent-ils sur le sol de l'ascenseur ?

Répondre :

L'ascenseur descend avec une accélération (a) de 3 m/s² ^. La force dans la même direction que le mouvement de l'ascenseur est positive, la force dans la direction opposée au mouvement de l'ascenseur est négative.

w – N = ma

N = w – ma

N = 600 – (60)(3)

N = 600 – 180

N = 420 Newtons

Il s'agit de la force normale exercée par le plancher de l'ascenseur sur la personne. Celle-ci étant immobile dans la cabine, l'intensité de cette force normale est égale à son poids apparent. Ce poids apparent correspond à la pression exercée par ses pieds sur le sol.

Système de charge par poulie et corde

6. Deux objets A et B, de masses respectives 6 kg et 2 kg, sont reliés par une corde passant sur une poulie, comme illustré sur la figure. Si l'on néglige le frottement entre la corde et la poulie et que g = 10 m/ ^s² , alors la tension dans la corde est…

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

E. 50 N

Discussion

Il est connu que :

m _A = 6 kg, m _B = 2 kg, g = 10 m/s ²

w _A = m _A g = (6 kg)(10 m/s² ⁾ = 60 kg m/ ^s²

wB ₌ mBg = (2 kg)(10 m/s² ⁾ = 20 kg m _/ ^s²

Question : Quelle est la force de tension de la corde (T) ?

Répondre :

w _A > w _B donc le système se déplace dans le sens antihoraire (m _A descend, m _B monte).

Percepatan

ΣF = ma

w _A – w _B = (m _A + m _B ) a

60 – 20 = (6 + 2) a

40 = (8) a

a = 40 / 8 = 5 m/ ^s²

Tension de la corde 

m _A se déplace vers le bas

w _A – T _A = m _A a

60 – T _A = (6)(5)

60 – TA ₌ 30

TA = 60 – ₃₀

T2 = ₃₀ Newton

m _B monte

T _B – w _B = m _B a

T _B – 20 = (2)(5)

T _B – 20 = 10

T _B = 10 + 20

T1 = ₃₀ Newton

Tension de la corde (T) = 30 Newtons.

La bonne réponse est D.

7. Regardez l'image ci-contre ! On néglige le frottement de la corde et de la poulie. Si la masse A = 5 kg, g = 10 m/s² ^et que A descend avec une accélération de 2,5 m/s² ^, quelle est la masse de B ?

A. 0,5 kg

B. 1 kg

C. 1,5 kg

D. 2 kg

E. 3 kg

Discussion

Il est connu que :

Masse A (m _A ) = 5 kg

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

Accélération A ou accélération du système (a) = 2,5 m/ ^s²

Poids A (w _A ) = (m _A )(g) = (5)(10) = 50 Newtons

Question posée : quelle est la masse de B (m _B ) ?

Répondre :

Le bloc A se déplace vers le bas, donc le poids de A (w _A ) est supérieur au poids de B (w _B ).

Appliquer la deuxième loi de Newton :

ΣF = ma

w _A – w _B = (m _A + m _B ) a

50 – (m _B )(10) = (5 + m _B ) (2,5)

50 – 10 m _B = 12,5 + 2,5 m _B

50 – 12,5 = 2,5 m _B + 10 m _B

37,5 = 12,5 m _B

m _B = 3 kg

La bonne réponse est E.

8. Deux objets de masses respectives de 2 kg et 3 kg sont attachés par une corde puis fixés à une poulie dont la masse est négligée, comme illustré sur l'image.

Si l'amplitude de l'accélération gravitationnelle est de 10 m/ ^s² , la force de tension exercée sur la corde par le système est de...

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

E. 50 N

Discussion

Il est connu que :

m₁ = ₂ kg, m₂ ₌ 3 kg, g = 10 m/ ^s²

w² ₌ (m² ₎ (g) = (2 kg)(10 m/s² ⁾ = 20 kg m/s² ^ou 20 Newtons

w² ₌ (m² ₎ (g) = (3 kg)(10 m/s² ⁾ = 30 kg m/s² ^ou 30 Newtons

Question : Quelle est la force de tension de la corde (T) ?

Répondre :

w ₂ > w ₁ donc le système se déplace dans le sens horaire (m ₂ descend, m ₁ monte).

Percepatan

ΣF = ma

w₂ – w₁ ₌ ( _m₁ + _{m₂ )} a

30 – 20 = (2 + 3) a

10 = (5) a

a = 10 / 5 = 2 m/s ².

Tension de la corde 

m ₂ se déplace vers le bas

w² – _T² = _m² a_​

30 – T ₂ = (3)(2)

30 – T ₂ = 6

T ₂ = 30 – 6

T2 = ₂₄ Newton

m ₁ monte

T ₁ – w ₁ = m ₁ a

T ₁ – 20 = (2)(2)

T ₁ – 20 = 4

T ₁ = 20 + 4

T1 = ₂₄ Newton

Tension de la corde (T) = 24 Newtons.

La bonne réponse est B.

9. Deux blocs sont reliés par une poulie lisse dont la masse est négligée, comme illustré sur la figure. Le bloc A a la masse m_{_A} , le bloc B a la masse m_{_B} et le bloc B tombe avec une accélération a. Si l'accélération due à la gravité est g, alors la tension de la corde dans le bloc B est…

A. T = m_B.a

B. T = m _A (a – g)

C. T = m _A (g – a)

D. T = m _B (a – g)

E. T = m _B (g – a)

Discussion

La surface plane étant lisse, il n'y a pas de force de frottement qui empêche le mouvement du bloc A. La force qui met en mouvement le système de blocs est le poids du bloc B.

Calculez l'accélération du système :

Calculer la force de tension de la corde (T) :

Considérons le mouvement de l'un des objets, par exemple A. A se déplace vers la droite.

Remplacez m _A dans l'équation 1 par m _A dans l'équation 2.

La bonne réponse est E.

10. Un bloc de 10 kg est placé sur un sol rugueux et est ensuite tiré par une force horizontale F. Si le coefficient de frottement statique est μ_s = 0,5 et le coefficient de frottement cinétique μ_k = 0,3. Déterminez l'intensité de la force de frottement lorsque le bloc est sur le point de se déplacer. (g = 10 m/s²)²)
Discussion
Le bloc se déplacera exactement si l'intensité de la force de traction est égale à l'intensité de la force de frottement statique maximale. Le frottement statique s'exerce sur un objet (empêche son mouvement) lorsqu'on le tire mais qu'il est encore immobile. Il atteint sa valeur maximale juste avant que l'objet ne se mette en mouvement. À l'inverse, le frottement cinétique s'exerce sur un objet (empêche son mouvement) lorsqu'il est déjà en mouvement.
Il est connu que :
Question : Force de frottement statique maximale (f_s)?
Répondre :
Si l'objet se trouve sur un plan plat comme sur l'image, l'intensité de la force normale est égale au poids de l'objet.
Force normale (N) = gravité (w) = 100 Newtons
Formule de la force de frottement statique maximale :
Le coefficient de frottement cinétique n'est pas utilisé dans les calculs.

11. Deux blocs sont reliés par une corde légère tirée par une force horizontale F = 20 N (voir figure). Si g = 10 m/s^-2 Sachant que le coefficient de frottement cinétique entre le bloc et la surface est de 0,1, déterminez l'amplitude de l'accélération du bloc...
Discussion
Il est connu que :
Question posée : accélération (a) du bloc ?
Répondre :
12. Deux blocs, A de 2 kg et B de 4 kg, sont disposés comme indiqué sur la figure. Si le coefficient de frottement du sol est trois fois supérieur à celui du bloc B, le bloc A se déplacera avec une accélération de 5 m/s².^-2Le rapport de la force de frottement entre le bloc A et le sol à celle entre les blocs A et B est donc… g = 10 m/s²²
Discussion
Il est connu que :
Demandé:
Comparaison de la force de frottement du bloc A et du sol (f_{s A}) avec la force de frottement des blocs A et B (f_{s B})?
Répondre :

13. Regardez l'image sur le côté ! La masse de chaque bloc est m.₁ = 2 kg et m₂ = 3 kg et la masse de la poulie est négligée. Si la surface du plan est lisse et g = 10 m/s²^-2, alors l'accélération du système est ….
A. 0,5 ms^-2
B. 2,0 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 4,0 ms^-2
E. 6,0 ms^-2
Discussion
Il est connu que :
m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg, g = 10 m/s^-2
w₂ = m₂ g = (3)(10) = 30 kg m/s² ou 30 Newtons
Question : Accélération du système (a) ?
Répondre :
14. Un objet de masse m est suspendu par une corde passant dans une poulie lisse, comme illustré sur la figure. Si m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg et g = 10 m/s^-2, alors l'amplitude de la force de tension de la corde T est…
A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
E. 24,0 N
Discussion
Il est connu que :
m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg, g = 10 m/s^-2
w₁ = (2)(10) = 20 Newtons
w₂ = (3)(10) = 30 Newtons
Question : Quelle est l'amplitude de la force de tension sur la corde (T) ?
Répondre :
w₂ = 30 Newtons est supérieur à w₁ = 20 Newtons donc m₂ descendre, m₁ monter en gamme.
Formule de la deuxième loi de Newton :
La force de tension de la corde ?
Selon le sens du mouvement du système ou le sens de son accélération, la direction de la force gravitationnelle m₂ vers le bas, la direction de la force de tension de la corde sur m₂ vers le haut :
w₂ - T₂ = m₂ a
30 - T₂ = (3)(2)
30 - T₂ = 6
T₂ = 30 - 6
T₂ = 24 Newton
Direction de la gravité m₁ vers le bas, la direction de la force de tension de la corde sur m₁ vers le haut :
T₁ - dans₁ = (m₁)(une)
T₁ – 20 = (2)(2)
T₁ - 20 = 4
T₁ = 4 + 20
T₁ = 24 Newton
force de tension de la corde (T) = T₁ = T₂ = 24 Newtons.

15. Deux blocs, chacun d'une masse de 4 kg, sont reliés par une corde et une poulie, comme illustré sur la figure. La surface de la corde et de la poulie est lisse. Si l'on tire sur le bloc B avec une force horizontale de 50 N, son accélération est de… (g = 10 m/s²).²)
A. 1,25 m/s²
B. 7,5 m/s²
C. 10 m/s²
D. 12,5 m/s²
E. 15 m/s²
Discussion
Il est connu que :
m_A = 4 kg, m_B = 4 kg, g = 10 m/s²
w_A = (m_A)(g) = 4)(10) = 40 Newton
F = 50 Newtons
Question posée : accélération du système ?
Répondre :
Formule de la deuxième loi de Newton :
L'accélération des deux blocs est de 1,25 m/s².². La direction du mouvement des deux blocs = la direction de la force de traction F.

16. Regardez l'image ci-contre ! Les masses des blocs sont m₁ ₌ 6 kg et m₂ ₌ 4 kg, et la masse de la poulie est négligée. Si la surface du plan est lisse et g = 10 m/s² ^, alors l'accélération du système est…

A. 0,5 ms^-2
B. 2,0 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 4,0 ms^-2
E. 5,0 ms^-2

Discussion
Il est connu que :
m₁ = 6 kg, m₂ = 4 kg, g = 10 m/s²
w₁ = m₁ g = (6 kg)(10 m/s²) = 60 kg m/s² ou 60 Newtons
w₂ = m₂ g = (4 kg)(10 m/s²) = 40 kg m/s² ou 40 Newtons
Question posée : accélération du système (a) ?
Répondre :

m₁est sur une surface lisse et plane sans frottement, de sorte que le système soit entraîné par pesanteur bloc 2.
Appliquer La deuxième loi de Newton :
∑F = ma
w₂ = (m₁ +m₂) à
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
a = 40 10 N / XNUMX XNUMX kg
a = 4 m/s²
La bonne réponse est D.

17. Deux blocs, chacun d'une masse de 2 kg, sont reliés par une corde et une poulie, comme illustré sur la figure. La surface de la corde et de la poulie est lisse. Si l'on tire sur le bloc B avec une force horizontale de 40 N, son accélération est de… (g = 10 m/s² ⁾.

A. 5 m/s²
B. 7,5 m/s²
C. 10 m/s²
D. 12,5 m/s²
E. 15 m/s²

Discussion :
Il est connu que :
m_A = m_B = 2 kg, g = 10 m/s², F = 40 N
w_A = mg = (2)(10) = 20 N
Question : accélération du bloc (a) ?
Répondre :
La surface du bloc est lisse, par conséquent la force qui affecte le mouvement du bloc est seulement force F et le poids du bloc A.
Appliquer la deuxième loi de Newton :
∑F = ma
F – w_A = (m_A +m_B) à
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) a
a = 20 / 4
a = 5 m/s²
La bonne réponse est A.

Plan incliné

18. Un bloc de 2 kg repose sur un plan incliné lisse d'angle 30°.^o, de sorte que le bloc se déplace avec une accélération constante. Si g = 10 m/s^-2, alors l'intensité de la force qui déplace le bloc est...
A. 5 N
B. 6 N
C. 7 N
D. 8 N
E. 10 N
Discussion
Il est connu que :
m = 2 kg, g = 10 m/s², θ = 30^o
w = mg = (2)(10) = 20 kg m/s² = 20 XNUMX N
Question : Quelle force déplace le bloc ?
Répondre :

La force qui déplace le bloc est w_x.
w_x = w sin téta
w_x = (20 N)(sin 30^o)
w_x = (20 N)(0,5)
w_x = 10 XNUMX N.
La force qui déplace le bloc est de 10 Newtons.
La bonne réponse est E.

19. Deux blocs sont reliés par une corde légère tirée par une force horizontale F = 24 N. g = 10 m/s^-2 et la surface du sol est glissante. L'amplitude de l'accélération du bloc, calculée à l'aide de la deuxième loi de Newton pour chaque objet, est de...
Discussion
Il est connu que :
m₁ = 2 kg, m₂ = 4 kg, F = 24 N
Question : Quelle est l'accélération du bloc (a) ?
Répondre :
L'amplitude de l'accélération du bloc est de 4 m/s².².

20. Dans un ascenseur à l'arrêt, le poids de Sandi est de 500 N. Son accélération due à la gravité est de 10 m/s².^-2Lorsque l'ascenseur accélère, la tension dans le câble atteint 750 N. L'accélération de l'ascenseur est donc de…
A. 5,0 ms^-2
B. 7,5 ms^-2
C. 10,0 ms^-2
D. 12,5 ms^-2
E. 15,0 ms^-2
Discussion
Il est connu que :
w = 500 N, g = 10 m/s², T = 750 N
Question : accélération de l'ascenseur (a) ?
Répondre :
Masse du mot de passe :
w = mg
31 808 = m (10)
m = 500/10
m = 50 kg
La masse de l'ascenseur étant inconnue, la masse totale de l'ascenseur et de son contenu est égale à la masse du code.
Selon la première loi de Newton, si l'ascenseur est immobile, la force résultante est nulle.
La force de tension de la corde (T) lorsque l'ascenseur est à l'arrêt = 500 N.
Lorsque l'ascenseur accélère, la force de tension de la corde (T) devient 750 N ou augmente de 250 N.

L'accélération de l'ascenseur est de 5 m/s² et le sens de l'accélération = le sens du mouvement de l'ascenseur est vers le haut.

Source de la question :

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