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Step-by-step solution

7 steps

Voici les solutions pour la question 7, parties (d) et (e).

7. (d)

i) Le travail effectué est le produit de la force appliquée sur un objet et du déplacement de l'objet dans la direction de la force.

ii) Pour calculer le travail effectué :

  1. Identifier la force et la distance.

    Force, F=100 NF = 100\,\text{N}
    Distance, d=5 md = 5\,\text{m}

  2. Utiliser la formule du travail effectué, W=F×dW = F \times d.

    W=100 N×5 m=500 JW = 100\,\text{N} \times 5\,\text{m} = \boxed{500\,\text{J}}

    iii) Le principe de conservation de l'énergie stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, mais seulement transformée d'une forme à une autre. L'énergie totale d'un système isolé reste constante.

    iv) Pour calculer la puissance développée par la pompe :

  3. Calculer le travail effectué pour soulever l'eau.

    Masse de l'eau, m=200 kgm = 200\,\text{kg}
    Hauteur verticale, h=10 mh = 10\,\text{m}
    Accélération due à la gravité, g=10 N/kgg = 10\,\text{N/kg}

    W=mgh=200 kg×10 N/kg×10 m=20000 JW = mgh = 200\,\text{kg} \times 10\,\text{N/kg} \times 10\,\text{m} = 20000\,\text{J}

  4. Calculer la puissance développée.

    Temps, t=5 st = 5\,\text{s}

    P=Wt=20000 J5 s=4000 WP = \frac{W}{t} = \frac{20000\,\text{J}}{5\,\text{s}} = \boxed{4000\,\text{W}}

    7. (e)

    i) La pression est la force exercée par unité de surface.

    ii) L'unité SI de la pression est le Pascal (Pa\text{Pa}).

    iii) Pour calculer la pression maximale que le bloc de bois peut exercer sur une surface :

  5. Calculer la force exercée par le bloc (son poids).

    Masse du bloc, m=2 kgm = 2\,\text{kg}
    Accélération due à la gravité, g=10 N/kgg = 10\,\text{N/kg}

    F=mg=2 kg×10 N/kg=20 NF = mg = 2\,\text{kg} \times 10\,\text{N/kg} = 20\,\text{N}

  6. Déterminer la plus petite surface de contact pour une pression maximale.

    Les dimensions du bloc sont 0,2 m, 0,1 m et 0,05 m. La plus petite surface est obtenue en multipliant les deux plus petites dimensions.

    Amin=0,1 m×0,05 m=0,005 m2A_{min} = 0,1\,\text{m} \times 0,05\,\text{m} = 0,005\,\text{m}^2

  7. Calculer la pression maximale.

    Pmax=FAmin=20 N0,005 m2=4000 PaP_{max} = \frac{F}{A_{min}} = \frac{20\,\text{N}}{0,005\,\text{m}^2} = \boxed{4000\,\text{Pa}}
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