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 m0 → 1100 rpm200 kg

Un volant d’inertie de masse 200 kg et de rayon de giration 0,4 m est accéléré uniformément du repos à 1100 rpm. Le couple moteur est constant, égal à 230 N·m, et les frottements sont négligeables. Combien de temps t cela prend-il ?

m = 200 kgk = 0,4 mn1 = 0 rpmn2 = 1100 rpmT = 230 N·m
t = s
2.Facile
Or = 0,1 mL = 0,8 m0,9 m3,5 kg1 kg

Un pendule est constitué d’une barre mince homogène (3,5 kg, 0,8 m de long) articulée à son extrémité supérieure O, avec une sphère pleine de masse 1 kg et de rayon 0,1 m fixée à son extrémité inférieure. Le centre de la sphère est à 0,9 m sous O. Trouvez le moment d’inertie IO du pendule par rapport à O.

mrod = 3,5 kgL = 0,8 mmsphere = 1 kgr = 0,1 md = 0,9 m
IO = kg·m²
3.Moyen
n = 300 rpmTb​ = 10 N·mI = 19 kg·m²

Un volant d’inertie de moment d’inertie 19 kg·m² tourne à 300 rpm. Un frein applique un couple de frottement constant de 10 N·m. Combien de temps t met-il à s’arrêter ?

I = 19 kg·m²n = 300 rpmTb = 10 N·m
t = s
4.Moyen
n = 3000 rpmTb​ = 65 N·mI = 15 kg·m²

Un volant d’inertie de moment d’inertie 15 kg·m² tourne à 3000 rpm. Un frein applique un couple de frottement constant de 65 N·m. Combien de tours N le volant fait-il avant de s’arrêter ?

I = 15 kg·m²n = 3000 rpmTb = 65 N·m
N = rev
5.Difficile
160 m/s40 g0,42 mL = 0,8 m2 kgφ

Une barre mince homogène de masse 2 kg et de longueur 0,8 m est suspendue au repos à un pivot sans frottement à son extrémité supérieure. Une balle de 40 g se déplaçant horizontalement à 160 m/s frappe la barre à 0,42 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 = 2 kgL = 0,8 mm = 40 gv = 160 m/sd = 0,42 mg = 9,81 m/s²
φ = °
6.Difficile
disque: 17 kganneau: 5 kgn1​ = 850 rpm

Un disque plein homogène (masse 17 kg, rayon 0,25 m) tourne librement à 850 rpm autour d’un arbre vertical sans frottement. Un anneau mince de masse 5 kg et de même rayon est lâché dessus sans vitesse initiale, centré sur l’arbre, et les deux se mettent rapidement à tourner ensemble. Trouvez leur vitesse commune n2 en rpm.

Mdisc = 17 kgMring = 5 kgR = 0,25 mn1 = 850 rpm
n2 = rpm

Corrigé

  1. 1. t = 16,03 s
  2. 2. IO = 1,561 kg·m²
  3. 3. t = 59,69 s
  4. 4. N = 1812 rev
  5. 5. φ = 92,26 °
  6. 6. n2 = 535,2 rpm

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