1. Une personne tire un bloc sur 2 m le long d'une surface horizontale par une force constante F = 20 N. Déterminez le travail effectué par la force F agissant sur le bloc.
Connu :
Force (F) = 20 XNUMX N
Déplacement (s) = 2 m
Angle (θ ) = 0
Recherche : Travail (W)
Solution:
W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 Joules
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2. Une force F = 10 N s'exerce sur une boîte située à 1 m de distance, le long d'une surface horizontale. Cette force forme un angle de 30 ° avec la surface, comme illustré sur la figure ci-dessous. Déterminez le travail effectué par la force F.
Connu :
Force (F) = 10 XNUMX N
La force horizontale (F x ) = F cos 30 o = (10)(0.5√3) = 5√3 N
Déplacement (d) = 1 mètre
Recherche : Travail (W) ?
Solution :
W = F x d = (5√3)(1) = 5√3 Joules
3. Un corps tombe librement, sans vitesse initiale, d'une hauteur de 2 m. Si l'accélération due à la gravité est de 10 m/s² , déterminez le travail effectué par la force de gravité!
Connu :
Masse de l'objet (m) = 1 kg
Hauteur (h) = 2 m
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/ s²
Recherche : Travail effectué par la force de gravité (W)
Solution:
W = F d = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 joules
W = travail, F = force, d = distance, w = poids , h = hauteur, m = masse, g = accélération due à la gravité.
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4. Un objet de 1 kg est attaché à un ressort de sorte qu'il s'allonge de 2 cm. Si l'accélération due à la gravité est de 10 m/s² , déterminez : a) la constante de raideur du ressort ; b) le travail effectué par la force du ressort sur l'objet.
Connu :
Masse (m) = 1 kg
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/ s²
Allongement (x) = 2 cm = 0.02 m
Poids (w) = mg = (1 kg)(10 m/ s² ) = 10 kg m/s² = 10 N
On recherche : la constante de raideur du ressort et le travail effectué par sa force de rappel.
Solution:
(a) Constante de raideur du ressort
Formule de la loi de Hooke :
F = k x.
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02
k = 500 N/m
b) travail effectué par la force du ressort
W = – ½ kx 2
W = – ½ (500)(0.02) 2
W = – (250)(0.0004)
W = -0.1 Joule
Le signe moins indique que la direction de la force du ressort est opposée à la direction du déplacement de l'objet.
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5. Une force F = 10 N accélère une boîte sur un déplacement de 2 m. Le sol est rugueux et exerce une force de frottement F <sub>k</sub> = 2 N. Déterminez le travail net effectué sur la boîte.
Connu :
Force (F) = 10 XNUMX N
Force de frottement cinétique (F k ) = 2 N
Déplacement (d) = 2 m
Recherche : Réseau (W net )
Solution:
Travail effectué par la force F :
W₁ = Fd cos θ = (10)(2)(1) = 20 joules
Travail effectué par la force de frottement cinétique (F k ) :
W₂ = Fkd = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 joules
Réseau :
W net = W 1 – W 2
W net = 20 – 4
W net = 16 joules
6. Quel est le travail effectué par la force F sur le bloc ?
Connu :
Force (F) = 12 Newtons
Déplacement (d) = 4 mètres
Recherche : Travail (W)
Solution:
W = F d = (12 Newtons)(4 mètres) = 48 N m = 48 Joules
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7. Un bloc est poussé par une force de 200 N. Le déplacement du bloc est de 2 mètres. Quel est le travail effectué sur le bloc ?
Connu :
Force (F) = 200 Newtons
Déplacement (d) = 2 mètres
Recherche : Travail (W)
Solution:
Travail :
W = F s
W = (200 Newtons)(2 mètres)
W = 400 N m
W = 400 joules
8. Le conducteur de la berline souhaite garer sa voiture exactement à 0.5 m devant le camion situé à 10 m de sa position. Quel travail doit effectuer la berline ?
Connu :
Déplacement (d) = 10 mètres – 0.5 mètre = 9.5 mètres
Force (F) = 50 Newtons
Recherche : Travail (W)
Solution:
W = F s
W = (50 Newtons)(9.5 mètres)
W = 475 N m
W = 475 joules
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9.
Travail effectué par Tom et Jerry pour que la voiture puisse parcourir 4 mètres. Les forces exercées par Tom et Jerry sont de 50 N et 70 N.
Connu :
Déplacement (s) = 4 mètres
Force résultante (F) = 50 Newtons + 70 Newtons = 120 Newtons
Recherche : Travail (W)
Solution:
W = F<sub>s</sub> = (120 Newtons)(4 mètres) = 480 N m = 480 Joules
10. Un conducteur tire une voiture de sorte que celle-ci parcourt une distance de 1000 cm. Quel est le travail effectué sur la voiture ?
Connu :
Force (F) = 250 Newtons
Déplacement (s) = 1000 cm = 1000/100 mètres = 10 mètres
Recherche : Travail (W)
Solution:
W = F<sub>s</sub> = (250 Newtons)(10 mètres) = 2500 N m = 2500 Joules
11. D'après la figure ci-dessous, si le travail effectué par la force nette est de 375 Joules, déterminez le déplacement de l'objet.
Connu :
Travail (W) = 375 joules
Force nette ( ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newtons ( vers la droite )
Recherche : Déplacement ( d )
Solution:
L'équation du travail :
W = F s
Déplacement de l'objet :
d = W / F = 375 joules / 25 newtons
d = 15 mètres s
12. Les activités ci-dessous qui ne produisent pas de travail sont …
A. Poussez un objet sur une distance maximale de 10 mètres.
B. Pousser une voiture jusqu'à ce qu'elle bouge.
C. Pousser un mur
D. A tiré une boîte
Solution:
L'équation du travail :
W = ΣF s
W = travail , F = force , d = déplacement
D'après la formule ci-dessus, un travail est effectué par la force et il y a un déplacement.
La bonne réponse est C.
1.3 . Andrew pousse un objet avec une force de 20 N, ce qui lui fait décrire un mouvement circulaire de rayon 7 mètres. Déterminez le travail effectué par Andrew pour deux fois ce mouvement circulaire.
A. 0 Joules
B. 1400 Joules
C. 1540 Joules
D. 1760 Joules
Solution:
Si la personne pousse le fauteuil roulant en effectuant deux mouvements circulaires, la personne et le fauteuil roulant reviennent à leur position initiale, le déplacement de la personne est donc nul.
Déplacement = 0 donc travail = 0.
La bonne réponse est A.
14. Une personne pousse un objet sur le sol avec une force de 350 N. Le sol exerce une force de frottement de 70 N. Déterminez le travail effectué par cette force pour déplacer l'objet sur une distance de 6 mètres.
A. 45 J
B. 72 J
C. 1680 J
D. 2580 J
Connu :
La force de poussée (F) = 350 Newtons
Force de frottement ( Ffric ) = 70 Newtons
Déplacement de l'objet (s) = 6 mètres
Recherche : Travail (W)
Solution:
Deux forces s'exercent sur l'objet : la force de poussée (F) et la force de frottement (F <sub>fric</sub> ). La force de poussée est orientée dans le même sens que le déplacement de l'objet, car elle effectue un travail positif. En revanche, la force de frottement est orientée dans le sens opposé au déplacement de l'objet ; elle effectue donc un travail négatif.
Travail effectué par la force de poussée :
W = F d = (350 Newtons)(6 mètres) = 2100 Newtons-mètres = 2100 Joules
Travail effectué par la force de frottement :
W = – (F <sub>fric</sub> )(s) = – (70 Newtons)(6 mètres) = – 420 Newtons-mètres = – 420 Joules
Le réseau :
W net = 2100 Joules – 420 Joules
W net = 1680 joules
La bonne réponse est C.
15. Un objet est poussé par une force horizontale de 14 newtons sur un sol rugueux avec une force de frottement de 10 newtons. Déterminez le travail net nécessaire pour déplacer l'objet sur une distance de 8 mètres.
A. 0.5 Joules
B. 3 Joules
C. 32 Joules
D. 192 Joules
Connu :
Force de poussée (F) = 14 Newtons
Force de frottement ( Ffric ) = 10 Newtons
Déplacement de l'objet (d) = 8 mètres
Recherche : Travail (W)
Solution:
Il existe deux forces qui agissent sur un objet, la force de poussée (F) et la force de frottement (F fric ).
La force de poussée est orientée dans le même sens que le déplacement de l'objet ; elle effectue donc un travail positif. En revanche, la force de frottement est orientée dans le sens opposé au déplacement de l'objet ; elle effectue donc un travail négatif.
Travail effectué par la force de poussée :
W = F<sub>s</sub> = (14 newtons)(8 mètres) = 112 newtons-mètres = 112 joules
Travail effectué par la force de frottement :
W = – (F <sub>fric</sub> )(s) = – (10 newtons)(8 mètres) = – 80 newtons-mètres = – 80 joules
Le réseau :
W net = 112 Joules – 80 Joules
W net = 32 joules
La bonne réponse est C.
16. Déterminez le travail net en vous basant sur la figure ci-dessous.
A. 360 Joules
B. 450 Joules
C. 600 Joules
D. 750 Joules
Solution:
Travail = Force (F) x déplacement (d)
Travail = Aire du triangle 1 + Aire du rectangle + Aire du triangle 2
Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)
Travail = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)
Travail = (20)(3) + 240 + (20)(3)
Travail = 60 + 240 + 60
Travail = 360 joules
La bonne réponse est A.
17. Une planche de bois de 60 cm de long est plantée verticalement dans le sol. On la frappe avec un marteau de 10 kg d'une hauteur de 40 cm au-dessus de sa surface. Si la force de résistance moyenne du sol est de 2 x 10³ N et l'accélération due à la gravité de 10 m/s² , alors la planche s'enfoncera entièrement dans le sol après… coups.
A. 4
B. 16
C. 28
D. 30
Connu :
Masse du marteau (m) = 10 kg
Accélération due à la gravité (g) = 10 m / s²
Poids du marteau (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/ s²
Déplacement du marteau avant de frapper le bois (d) = 40 cm = 0.4 mètre
La résistance du bois (F) = 2 x 10³ N = 2000 N
Longueur du bois (s) = 60 cm = 0.6 mètre
Recherche : Le bois pénétrera entièrement dans le sol après… les impacts.
Solution:
Le travail effectué sur le marteau lorsque celui-ci se déplace de 0.4 mètre est :
W = F d = ws = (100 N)(0.4 m) = 40 Nm = 40 Joules
Travail effectué par la force de résistance du sol :
W = F d = (2000 N)(0.6 m) = 1200 Nm = 1200 Joules
Le bois pénétrera entièrement dans le sol après… les impacts.
1200 joules / 40 joules = 30
La bonne réponse est D.
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