Fiche d’exercices de Rotation d’un solide avec corrigé

Fiche d’exercices de Rotation d’un solide gratuite et imprimable : 6 exercices, du niveau facile au niveau examen, avec corrigé. Imprimez-la ou enregistrez-la en PDF.

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
Or = 0,25 mL = 1 m1,25 m1,5 kg4 kg

Un pendule est constitué d’une barre mince homogène (1,5 kg, 1 m de long) articulée à son extrémité supérieure O, avec un disque plein mince de masse 4 kg et de rayon 0,25 m fixé à son extrémité inférieure. Le disque oscille dans son propre plan et son centre est à 1,25 m sous O. Trouvez le moment d’inertie IO du pendule par rapport à O.

mrod = 1,5 kgL = 1 mmdisc = 4 kgr = 0,25 md = 1,25 m
IO = kg·m²
2.Facile
k = 0,3 m0 → 1800 rpm160 kg

Un volant d’inertie de masse 160 kg et de rayon de giration 0,3 m est accéléré uniformément du repos à 1800 rpm. Le couple moteur est constant, égal à 140 N·m, et les frottements sont négligeables. Combien de temps t cela prend-il ?

m = 160 kgk = 0,3 mn1 = 0 rpmn2 = 1800 rpmT = 140 N·m
t = s
3.Moyen
n = 900 rpmTb​ = 200 N·mI = 6 kg·m²

Un volant d’inertie de moment d’inertie 6 kg·m² tourne à 900 rpm. Un frein applique un couple de frottement constant de 200 N·m. Combien de tours N le volant fait-il avant de s’arrêter ?

I = 6 kg·m²n = 900 rpmTb = 200 N·m
N = rev
4.Moyen
L = 1,8 mm = 18,5 kgα

Une barre mince homogène de masse 18,5 kg et de longueur 1,8 m est articulée à une extrémité et maintenue horizontale. Elle est lâchée sans vitesse initiale. Utilisez g = 9,81 m/s². Trouvez son accélération angulaire α juste après le lâcher.

m = 18,5 kgL = 1,8 mg = 9,81 m/s²
α = rad/s²
5.Difficile
440 m/s25 g1,27 mL = 1,8 m3,5 kgφ

Une barre mince homogène de masse 3,5 kg et de longueur 1,8 m est suspendue au repos à un pivot sans frottement à son extrémité supérieure. Une balle de 25 g se déplaçant horizontalement à 440 m/s frappe la barre à 1,27 m sous le pivot et reste logée dedans. Utilisez g = 9,81 m/s². Trouvez l’angle maximal φ par rapport à la verticale que la barre atteint dans son oscillation.

M = 3,5 kgL = 1,8 mm = 25 gv = 440 m/sd = 1,27 mg = 9,81 m/s²
φ = °
6.Difficile
5,5 m/sω

Un corps (sphère creuse) de masse 9 kg roule sans glisser à 5,5 m/s. Quel pourcentage p de son énergie cinétique totale est de la rotation ?

m = 9 kgv = 5,5 m/sI = (2/3)·m·r²
p = %

Corrigé

  1. 1. IO = 6,875 kg·m²
  2. 2. t = 19,39 s
  3. 3. N = 21,21 rev
  4. 4. α = 8,175 rad/s²
  5. 5. φ = 79,53 °
  6. 6. p = 40 %

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