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 = 0,7 m0,95 m4 kg2,5 kg

Un pendule est constitué d’une barre mince homogène (4 kg, 0,7 m de long) articulée à son extrémité supérieure O, avec une sphère pleine de masse 2,5 kg et de rayon 0,25 m fixée à son extrémité inférieure. Le centre de la sphère est à 0,95 m sous O. Trouvez le moment d’inertie IO du pendule par rapport à O.

mrod = 4 kgL = 0,7 mmsphere = 2,5 kgr = 0,25 md = 0,95 m
IO = kg·m²
2.Facile
R = 0,25 mn = 2600 rpm60 kg

Un volant d’inertie est un disque plein homogène de masse 60 kg et de rayon 0,25 m. Il tourne à 2600 rpm. Trouvez son énergie cinétique Ek en kJ.

M = 60 kgR = 0,25 mn = 2600 rpm
Ek = kJ
3.Moyen
n = 2200 rpmTb​ = 195 N·mI = 17,5 kg·m²

Un volant d’inertie de moment d’inertie 17,5 kg·m² tourne à 2200 rpm. Un frein applique un couple de frottement constant de 195 N·m. Combien de temps t met-il à s’arrêter ?

I = 17,5 kg·m²n = 2200 rpmTb = 195 N·m
t = s
4.Moyen
ω = ?L = 2,4 mm = 5 kg

Une barre mince homogène de masse 5 kg et de longueur 2,4 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 = 5 kgL = 2,4 mg = 9,81 m/s²
ω = rad/s
5.Difficile
θ = 25°a

Un corps (sphère creuse) roule sans glisser sur une pente inclinée de 25° par rapport à l’horizontale. Utilisez g = 9,81 m/s². Trouvez le plus petit coefficient de frottement statique μs qui l’empêche de glisser.

θ = 25°I = (2/3)·m·r²g = 9,81 m/s²
μs =
6.Difficile
280 m/s50 g1,04 mL = 1,6 m7,5 kgφ

Une barre mince homogène de masse 7,5 kg et de longueur 1,6 m est suspendue au repos à un pivot sans frottement à son extrémité supérieure. Une balle de 50 g se déplaçant horizontalement à 280 m/s frappe la barre à 1,04 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 = 7,5 kgL = 1,6 mm = 50 gv = 280 m/sd = 1,04 mg = 9,81 m/s²
φ = °

Corrigé

  1. 1. IO = 2,972 kg·m²
  2. 2. Ek = 69,5 kJ
  3. 3. t = 20,68 s
  4. 4. ω = 3,502 rad/s
  5. 5. μs = 0,1865
  6. 6. φ = 43,67 °

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