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
k = 0,4 m600 → 2000 rpm200 kg

Un volant d’inertie de masse 200 kg et de rayon de giration 0,4 m est accéléré uniformément de 600 rpm à 2000 rpm. Le couple moteur est constant, égal à 470 N·m, et les frottements sont négligeables. Combien de temps t cela prend-il ?

m = 200 kgk = 0,4 mn1 = 600 rpmn2 = 2000 rpmT = 470 N·m
t = s
2.Facile
Or = 0,25 mL = 1,3 m1,55 m4,5 kg8,5 kg

Un pendule est constitué d’une barre mince homogène (4,5 kg, 1,3 m de long) articulée à son extrémité supérieure O, avec un disque plein mince de masse 8,5 kg et de rayon 0,25 m fixé à son extrémité inférieure. Le disque oscille dans son propre plan et son centre est à 1,55 m sous O. Trouvez le moment d’inertie IO du pendule par rapport à O.

mrod = 4,5 kgL = 1,3 mmdisc = 8,5 kgr = 0,25 md = 1,55 m
IO = kg·m²
3.Moyen
L = 2,1 mm = 17 kgα

Une barre mince homogène de masse 17 kg et de longueur 2,1 m est articulée à une extrémité et maintenue horizontale. Elle est lâchée sans vitesse initiale. Utilisez g = 9,81 m/s². Trouvez la force verticale R que l’articulation exerce sur la barre juste après le lâcher.

m = 17 kgL = 2,1 mg = 9,81 m/s²
R = N
4.Moyen
n = 2300 rpmT = 1300 N·m

Un moteur fournit un couple de 1300 N·m à 2300 rpm. Trouvez sa puissance de sortie P en kW.

T = 1300 N·mn = 2300 rpm
P = kW
5.Difficile
0,8 m0,2 mn1​ = 35 rpm

Une personne se tient sur un plateau tournant sans frottement et tient un haltère de 3,5 kg dans chaque main, à 0,8 m de l’axe. La personne et le plateau seuls ont un moment d’inertie de 5 kg·m² par rapport à l’axe. Ils tournent à 35 rpm, puis la personne rapproche les haltères à 0,2 m de l’axe. Considérez les haltères comme des masses ponctuelles. Trouvez la nouvelle vitesse n2 en rpm.

I0 = 5 kg·m²m = 2 × 3,5 kgr1 = 0,8 mr2 = 0,2 mn1 = 35 rpm
n2 = rpm
6.Difficile
380 m/s50 g0,91 mL = 1,9 m3,5 kgφ

Une barre mince homogène de masse 3,5 kg et de longueur 1,9 m est suspendue au repos à un pivot sans frottement à son extrémité supérieure. Une balle de 50 g se déplaçant horizontalement à 380 m/s frappe la barre à 0,91 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 = 1,9 mm = 50 gv = 380 m/sd = 0,91 mg = 9,81 m/s²
φ = °

Corrigé

  1. 1. t = 9,982 s
  2. 2. IO = 23,22 kg·m²
  3. 3. R = 41,69 N
  4. 4. P = 313,1 kW
  5. 5. n2 = 62,84 rpm
  6. 6. φ = 93,61 °

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