1. Une personne se trouve dans un ascenseur qui monte à vitesse constante . Son poids est de 800 N. Immédiatement après la rupture du câble, l'ascenseur chute. Déterminez la force normale exercée par le plancher de l'ascenseur sur la personne juste avant et juste après la rupture du câble.
A. 800 N et 0
B. 800 N et 800 N
C. 1600 N et 0
D. 1600 N et 800 N
Connu :
Poids (w) = 800 Newtons
Recherche : La force normale (N)
Solution:
Avant que la corde de l'ascenseur ne se rompe
Lorsqu'une personne se tient debout sur le plancher de l'ascenseur, son poids s'exerce vers le bas. Cette personne étant immobile, une force normale s'exerce sur elle, dirigée vers le haut et d'intensité égale à son poids.
Parce que la personne est immobile dans l'ascenseur et que l'ascenseur se déplace à vitesse constante (non accélération), il n'y a donc aucune force nette agissant sur la personne.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newtons
Après la rupture du câble de l'ascenseur
Après la rupture du câble de l'ascenseur, l'ascenseur et la personne chutent ensemble, leur accélération étant alors égale à celle due à la gravité. Aucune force normale ne s'exerce sur la personne.
La bonne réponse est A.
2. Un bloc de 20 grammes se déplace à vitesse constante sur un sol horizontal rugueux lorsqu'une force extérieure de 2 N s'exerce sur lui. Déterminez l'intensité de la force de frottement subie par le bloc.
A. 0.3 N
B. 1.4 N
C. 2.0 N
D. 3.6 N
Connu :
Masse (m) = 20 grammes
Force (F) = 2 Newtons
On recherche : l'intensité de la force de frottement subie par le bloc.
Solution:
D'après la première loi de Newton, si un bloc se déplace à vitesse constante, il n'a pas d'accélération. Le bloc se déplace à vitesse constante et n'a pas d'accélération si :
– L’intensité de la force de frottement ( Ffric ) est la même que l’intensité de la force externe (F).
– La force de frottement ( Ffric ) a une direction opposée à la force extérieure (F).
Appliquez la première loi du mouvement de Newton :
∑ F = 0
F – F fric = 0
F = F fric
F<sub> fric</sub> = 2 Newton
La bonne réponse est C.
3. Un plan incliné lisse de 0.6 m de long et 0.4 m de haut est utilisé pour déplacer un bloc de 1350 N vers le haut. Déterminez l'intensité de la force nécessaire pour déplacer le bloc.
A. 100 N
B. 300 N
C. 600 N
D. 900 N
Connu :
Poids du bloc (w) = 1350 Newtons
hyp = 0.6 m
opp = 0.4 m
Recherche : Force minimale
Solution:
hyp = ac = 0.6 m
opp = bc = 0.4 m
Sin θ = bc / ac = 0.4 / 0.6 = 4/6 = 2/3
En se basant sur la première loi du mouvement de Newton, le bloc commence à se déplacer vers le haut, puis la force externe (F) est au moins égale à la composante horizontale du poids (w x ).
∑ F = 0
F – w x = 0
F = w x
Si F = w x , alors l'objet commence à se déplacer vers le haut à vitesse constante.
w x = w sin θ = (1350)(2/3) = (2)(450) = 900 Newtons
La bonne réponse est D.
4. Trois forces, F₁ = 22 N, F₂ = 18 N et F₃ = 40 N, agissent sur un bloc. Quelle figure illustre la première loi de Newton ?
Solution:
Première loi de Newton : Force nette (ΣF) = 0.
A. F₁ + F₂ – F₃ = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0
B. F 2 + F 3 – F 1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (vers la droite)
C. F 2 + F 3 – F 1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (vers la droite)
D. F 1 + F 3 – F 2 = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (vers la gauche)
