Étude du mouvement d’une voiture

Étude du mouvement d’une voiture

Comprendre l’Étude du mouvement d’une voiture

Une voiture de sport commence à accélérer à partir du repos sur une route droite. Son accélération est constante.

Données

  • Masse de la voiture : \( m = 1500 \, \text{kg} \)
  • Accélération constante : \( a = 3 \, \text{m/s}^2 \)
  • Durée de l’accélération : \( t = 10 \, \text{s} \)

Questions :

  1. Calcul de la vitesse finale : Calculez la vitesse finale de la voiture après 10 secondes d’accélération.
  2. Calcul de la distance parcourue : Déterminez la distance parcourue par la voiture durant ces 10 secondes.
  3. Analyse des forces en jeu : Identifiez les principales forces agissant sur la voiture et dessinez un diagramme des forces.
  4. Calcul de la force nette : Calculez la force nette exercée sur la voiture pendant son accélération.
  5. Discussion sur le mouvement : Expliquez comment la deuxième loi de Newton s’applique dans cette situation.

Correction : Étude du mouvement d’une voiture

1. Calcul de la Vitesse Finale

La formule pour calculer la vitesse finale \( v \) quand une voiture accélère à partir du repos est

\[ v = u + at \]

où :

  • \( u \) est la vitesse initiale (ici, \( u = 0 \) car la voiture part du repos)
  • \( a \) est l’accélération
  • \( t \) est le temps

En substituant les valeurs données, on obtient :

\[ v = 0 + 3 \times 10 \] \[ v = 30 \, \text{m/s} \]

Donc, la vitesse finale de la voiture après 10 secondes est de 30 m/s.

2. Calcul de la Distance Parcourue

La distance parcourue \( s \) peut être calculée en utilisant la formule \( s = ut + \frac{1}{2} at^2 \). Comme la voiture part du repos, \( u = 0 \), donc :

\[ s = 0 \times 10 + \frac{1}{2} \times 3 \times 10^2 \] \[ s = \frac{1}{2} \times 3 \times 100 \] \[ s = 150 \, \text{m} \]

Ainsi, la voiture parcourt 150 mètres en 10 secondes.

3. Analyse des Forces en Jeu

Les principales forces agissant sur la voiture sont :

  • La force de gravité, dirigée vers le bas
  • La force normale du sol, dirigée vers le haut et égale en magnitude à la force de gravité (car il n’y a pas de mouvement vertical)
  • La force de propulsion, qui est la force qui pousse la voiture vers l’avant et cause son accélération

Le diagramme des forces

Étude du mouvement d'une voiture

3. Calcul de la Force Nette

La force nette \( F \) agissant sur la voiture peut être calculée avec la deuxième loi de Newton,

\[ F = ma \]

où :

  • \( m \) est la masse de la voiture
  • \( a \) est l’accélération

En substituant les valeurs données :

\[ F = 1500 \times 3 \] \[ F = 4500 \, \text{N} \]

La force nette exercée sur la voiture pendant son accélération est donc de 4500 N.

5. Discussion sur le Mouvement

Selon la deuxième loi de Newton, l’accélération d’un objet est directement proportionnelle à la force nette agissant sur lui et inversement proportionnelle à sa masse.

Dans ce cas, la force de propulsion est la force externe qui cause l’accélération de la voiture. Puisque la voiture accélère dans la direction de cette force, on constate que l’accélération est directement proportionnelle à cette force nette, ce qui est en accord avec la deuxième loi de Newton.

Étude du mouvement d’une voiture

D’autres exercices en physique premiere:

Calculer l’Accélération d’un Véhicule
Calculer l’Accélération d’un Véhicule

Calculer l'Accélération d'un Véhicule Comprendre comment Calculer l'Accélération d'un Véhicule Une voiture de masse \( m = 1200 \, \text{kg} \) accélère sur une route rectiligne. La voiture est soumise à plusieurs forces : une force motrice de 5000 N, une force de...

Calcul de la Force Électrostatique
Calcul de la Force Électrostatique

Calcul de la Force Électrostatique Comprendre le Calcul de la Force Électrostatique Dans un laboratoire de physique, deux petites sphères chargées sont placées à une distance l'une de l'autre sur un support isolant. Ces sphères peuvent être considérées comme des...

Analyse d’une onde électromagnétique
Analyse d’une onde électromagnétique

Analyse d'une onde électromagnétique Comprendre l'Analyse d'une onde électromagnétique Un signal radio émis par une station FM est capté par le récepteur d'une voiture. La fréquence du signal est de 100 MHz (mégahertz). On vous demande de calculer la longueur d'onde...

Calcul de la Force Gravitationnelle sur Mars
Calcul de la Force Gravitationnelle sur Mars

Calcul de la Force Gravitationnelle sur Mars Comprendre le Calcul de la Force Gravitationnelle sur Mars Vous êtes un ingénieur en mission spatiale planifiant une future colonie sur Mars. Vous devez calculer la force gravitationnelle exercée sur différents objets pour...

Application des Lois de Newton
Application des Lois de Newton

Application des Lois de Newton Comprendre l'Application des Lois de Newton Un objet de masse m = 10 kg est posé sur une surface horizontale sans frottement. Une force horizontale F = 40N est appliquée sur l'objet.Questions : 1. Première Loi de Newton (Loi d'inertie) :...

Calcul de la constante de raideur k
Calcul de la constante de raideur k

Calcul de la constante de raideur k Comprendre le Calcul de la constante de raideur k Un étudiant en première année de lycée, Léo, décide de mener une expérience pour démontrer les propriétés élastiques des ressorts pour son projet de science. Il suspend un ressort...

Calcul du Rendement Énergétique
Calcul du Rendement Énergétique

Calcul du Rendement Énergétique Comprendre le Calcul du Rendement Énergétique Une voiture électrique utilise une batterie pour se déplacer. Lors d'un test, cette voiture parcourt une distance de 150 km en utilisant l'énergie stockée dans sa batterie. Les...

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *