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Exercice : Complétez, cochez et répondez par vrai ou faux concernant l'équilibre des corps et les notions de masse et de poids.

Physics

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Answers

3 parts
1

X

2

4 N4 \text{ N}

400 g400 \text{ g}

0.4 kg0.4 \text{ kg}

3

1.6 N/Kg1.6 \text{ N/Kg}

Step-by-step solution

6 steps

Voici les réponses aux questions de l'examen.

Part 1

Complétez par ce qui convient :
Lorsqu'un objet est soumis à l'action de deux forces, cet objet est en équilibre si les deux forces ont : la même droite d'action, des sens opposés et la même intensité.

Cochez par une croix (X) les cas où l'objet est en équilibre :
L'objet est en équilibre si les forces sont opposées et de même intensité.

  • Le premier schéma (objet 'a') montre deux forces F1⃗\vec{F_1} et F2⃗\vec{F_2} qui sont opposées et semblent avoir la même intensité. Donc, cet objet est en équilibre. X\boxed{X}
  • Le deuxième schéma (objet 'b') montre deux forces F1⃗\vec{F_1} et F2⃗\vec{F_2} qui ne sont pas colinéaires et ne sont pas opposées. Donc, cet objet n'est pas en équilibre.
  • Le troisième schéma (objet 'c') montre deux forces F1⃗\vec{F_1} et F2⃗\vec{F_2} qui sont colinéaires mais de même sens. Donc, cet objet n'est pas en équilibre.

Répondre par vrai ou faux :

  • Nous exprimons l'intensité du poids d'un corps par la relation P=m⋅gP = m \cdot g. Vrai
  • L'intensité du poids d'un corps change avec le lieu et la hauteur. Vrai
  • Nous mesurons la masse d'un corps à l'aide d'un dynamomètre. Faux (On mesure la masse avec une balance, le poids avec un dynamomètre).
  • L'unité internationale de la masse est le (g). Faux (L'unité internationale de la masse est le kilogramme (kg)).

Entourer la bonne réponse :

  • L'intensité de poids se mesure avec dynamomètre
  • L'unité internationale de l'intensité de force est Newton N
  • La masse se mesure avec balance
  • La relation entre P et l'intensité de pesanteur g et la masse m d'un objet est : P=m⋅gP = m \cdot g
  • L'unité internationale de l'intensité d'une force est : N/Kg

Part 2

4 N4 \text{ N}

Un ballon de masse m=400 gm = 400 \text{ g} est suspendu par un fil et en équilibre.

1. Faire le bilan des Forces exercées sur le ballon.
Les forces exercées sur le ballon sont :

  • Le poids du ballon (P⃗\vec{P}), exercé par la Terre.
  • La tension du fil (T⃗\vec{T}), exercée par le fil.

2. Calculer l'intensité de poids P du ballon sachant que gterre=10 N/Kgg_{\text{terre}} = 10 \text{ N/Kg}.

  1. Convertir la masse en kilogrammes.

    m=400 g=0.4 kgm = 400 \text{ g} = 0.4 \text{ kg}
  2. Appliquer la formule du poids.

    P=m⋅gterreP = m \cdot g_{\text{terre}} P=0.4 kg×10 N/KgP = 0.4 \text{ kg} \times 10 \text{ N/Kg} P=4 NP = 4 \text{ N}

    L'intensité du poids du ballon est 4 N\boxed{4 \text{ N}}.

    3. Déterminer les caractéristiques de poids P du ballon.

    • Point d'application : Centre de gravité du ballon (G).
    • Direction : Verticale.
    • Sens : Vers le bas.
    • Intensité : P=4 NP = 4 \text{ N}.

    4. Rappeler les conditions d'équilibre d'un corps soumis à deux forces.
    Un corps soumis à deux forces est en équilibre si :

    • Les deux forces ont la même droite d'action.
    • Les deux forces ont des sens opposés.
    • Les deux forces ont la même intensité.

    5. Conclure les caractéristiques de la force F exercée par le fil sur le ballon.
    Puisque le ballon est en équilibre et soumis à deux forces (P⃗\vec{P} et T⃗\vec{T}), la force exercée par le fil (tension T⃗\vec{T}) doit être opposée au poids P⃗\vec{P} et avoir la même intensité.

    • Point d'application : Point de contact entre le fil et le ballon (A).
    • Direction : Verticale.
    • Sens : Vers le haut.
    • Intensité : T=P=4 NT = P = 4 \text{ N}.

    6. Représenter les deux forces T⃗\vec{T} et P⃗\vec{P} dans le schéma avec l'échelle 1 cm1 \text{ cm} pour 2 N2 \text{ N}.

  3. Calculer la longueur des vecteurs.

    Pour P=4 NP = 4 \text{ N} :

    LP=4 N2 N/cm=2 cmL_P = \frac{4 \text{ N}}{2 \text{ N/cm}} = 2 \text{ cm}

    Pour T=4 NT = 4 \text{ N} :

    LT=4 N2 N/cm=2 cmL_T = \frac{4 \text{ N}}{2 \text{ N/cm}} = 2 \text{ cm}
  4. Dessiner les vecteurs sur le schéma.

    (Le schéma n'est pas fourni ici pour le dessin, mais les vecteurs seraient dessinés comme suit) :

    • P⃗\vec{P} : Origine au centre de gravité du ballon, direction verticale vers le bas, longueur 2 cm2 \text{ cm}.
    • T⃗\vec{T} : Origine au point d'attache A, direction verticale vers le haut, longueur 2 cm2 \text{ cm}.

    7. Quelle est la masse du ballon sur la lune ? Justifier.
    La masse du ballon sur la lune est de 400 g\boxed{400 \text{ g}} ou 0.4 kg\boxed{0.4 \text{ kg}}.
    La masse est une grandeur intrinsèque à l'objet et ne dépend pas du lieu où il se trouve. Elle représente la quantité de matière.

Part 3

1.6 N/Kg1.6 \text{ N/Kg}

La masse d'Ahmed sur une planète est 65 Kg65 \text{ Kg}, sachant que l'intensité du poids d'Ahmed à cette planète est P=104 NP = 104 \text{ N}.

1. Donnez la relation entre la masse et le poids du corps.
La relation est :

P=m⋅gP = m \cdot g

où PP est le poids, mm est la masse et gg est l'intensité du champ de pesanteur.

2. Calculez l'intensité du champ de pesanteur g sur cette planète.

  1. Utiliser la formule P=m⋅gP = m \cdot g.

    g=Pmg = \frac{P}{m}
  2. Substituer les valeurs données.

    g=104 N65 kgg = \frac{104 \text{ N}}{65 \text{ kg}} g=1.6 N/Kgg = 1.6 \text{ N/Kg}

    L'intensité du champ de pesanteur sur cette planète est 1.6 N/Kg\boxed{1.6 \text{ N/Kg}}.

    3. Déterminer le nom de planète où il se trouve Ahmed.
    En comparant la valeur de g=1.6 N/Kgg = 1.6 \text{ N/Kg} avec le tableau fourni :

    • Mercure : 3.6 N/Kg3.6 \text{ N/Kg}
    • Terre : 10 N/Kg10 \text{ N/Kg}
    • Mars : 3.7 N/Kg3.7 \text{ N/Kg}
    • Jupiter : 23.1 N/Kg23.1 \text{ N/Kg}
    • Lune : 1.6 N/Kg1.6 \text{ N/Kg}

    Ahmed se trouve sur la Lune.

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