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 = 0,15 mL = 1 m1,15 m4,5 kg2,5 kg

Un pendule est constitué d’une barre mince homogène (4,5 kg, 1 m de long) articulée à son extrémité supérieure O, avec un disque plein mince de masse 2,5 kg et de rayon 0,15 m fixé à son extrémité inférieure. Le disque oscille dans son propre plan et son centre est à 1,15 m sous O. Trouvez le moment d’inertie IO du pendule par rapport à O.

mrod = 4,5 kgL = 1 mmdisc = 2,5 kgr = 0,15 md = 1,15 m
IO = kg·m²
2.Facile
k = 0,25 m200 → 1400 rpm60 kg

Un volant d’inertie de masse 60 kg et de rayon de giration 0,25 m est accéléré uniformément de 200 rpm à 1400 rpm. Le couple moteur est constant, égal à 20 N·m, et les frottements sont négligeables. Combien de temps t cela prend-il ?

m = 60 kgk = 0,25 mn1 = 200 rpmn2 = 1400 rpmT = 20 N·m
t = s
3.Moyen
ω = ?L = 1 mm = 1,5 kg

Une barre mince homogène de masse 1,5 kg et de longueur 1 m est articulée à une extrémité et lâchée sans vitesse initiale depuis la position horizontale. Négligez les frottements et utilisez g = 9,81 m/s². Trouvez la vitesse angulaire ω de la barre lorsqu’elle passe par la position verticale.

m = 1,5 kgL = 1 mg = 9,81 m/s²
ω = rad/s
4.Moyen
n = 2400 rpmTb​ = 65 N·mI = 14 kg·m²

Un volant d’inertie de moment d’inertie 14 kg·m² tourne à 2400 rpm. Un frein applique un couple de frottement constant de 65 N·m. Combien de temps t met-il à s’arrêter ?

I = 14 kg·m²n = 2400 rpmTb = 65 N·m
t = s
5.Difficile
θ = 10°vs = 8 m

Un corps (sphère pleine) part du repos et roule sans glisser sur une pente inclinée de 10° par rapport à l’horizontale. Utilisez g = 9,81 m/s². Trouvez sa vitesse v après avoir roulé 8 m le long de la pente.

θ = 10°s = 8 mI = (2/5)·m·r²g = 9,81 m/s²
v = m/s
6.Difficile
θ = 15°vs = 7,5 m

Un corps (sphère creuse) part du repos et roule sans glisser sur une pente inclinée de 15° par rapport à l’horizontale. Utilisez g = 9,81 m/s². Son rayon est de 0,25 m. Trouvez sa vitesse angulaire ω après avoir roulé 7,5 m le long de la pente.

θ = 15°s = 7,5 mI = (2/3)·m·r²g = 9,81 m/s²r = 0,25 m
ω = rad/s

Corrigé

  1. 1. IO = 4,834 kg·m²
  2. 2. t = 23,56 s
  3. 3. ω = 5,425 rad/s
  4. 4. t = 54,13 s
  5. 5. v = 4,412 m/s
  6. 6. ω = 19,12 rad/s

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