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Courriel : ........................................................................................ Note : ........................... /100
PHY-5062-2 – DYNAMIQUE ET TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE MÉCANIQUE
© SOFAD
Cette activité notée a été produite par la Société de formation à distance des commissions scolaires du
Québec (SOFAD).
Équipe de production
Chargé de projets : Alain Pednault (SOFAD)
Rédaction : Interscience
Illustration : Marc Tellier
Révision de contenu : Gilles St-Louis
Révision linguistique : Johanne St-Martin
Maquette graphique, mise en page et infographie : Daniel Rémy (I. D. Graphique inc.)
Lecture d’épreuves : Johanne St-Martin
Nonobstant l’énoncé suivant, la SOFAD autorise tout centre d’éducation aux adultes qui utilise le guide d’apprentissage
correspondant à reproduire cette activité notée.
© SOFAD, 2014
Tous droits de traduction et d’adaptation, en totalité ou en partie, réservés pour tous pays.
Toute reproduction, par procédé mécanique ou électronique, y compris la microreproduction, est interdite
sans l’autorisation écrite d’un représentant dûment autorisé de la SOFAD.
ACTIVITÉ NOTÉE 1
3© SOFAD
La plupart des établissements de formation exigent
que vous obteniez une moyenne de 60 % et plus aux activités notées
pour vous autoriser à vous présenter à l’épreuve officielle.
L’activité notée 1 porte sur les séquences d’apprentissage 1 et 2 du guide Dynamique et transformation de
l'énergie mécanique. Dès qu’elle sera terminée, faites-la parvenir à votre formateur ou à votre formatrice
avec les documents d’accompagnement, s’il y a lieu.
PHY-5062-2 – DYNAMIQUE ET TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE MÉCANIQUE
4 © SOFAD
Directives
• Remplissez la partie « Identification ».
• Lisez bien l’énoncé des questions avant d’y répondre.
• Inscrivez vos réponses dans les espaces prévus à cette fin, en donnant des
solutions complètes, s’il y a lieu.
• Une pondération est indiquée à la droite des diverses sections de l’activité notée.
• Vous pouvez utiliser la calculatrice pour réaliser cette activité notée.
ACTIVITÉ NOTÉE 1
5© SOFAD
Activité notée 1 /100 points
Moment de la remise
Après les séquences d’apprentissage 1 et 2.
Concepts abordés
Diagramme de corps libre, équilibre et résultante de plusieurs forces, force efficace,
force gravitationnelle, accélération gravitationnelle, loi de Hooke.
A. Évaluation explicite des connaissances /25 points
1. Qu’est-ce qui distingue la représentation d’une force de celle d’une masse ?
2. Tracez un vecteur représentant une force de 400 N à 225°.
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6 © SOFAD
3. Vous exercez une force de 80 N en tirant sur un câble pour déplacer un coffre horizontalement et à
vitesse constante sur une distance de 2 mètres. Le câble fait un angle de 20° avec l’horizontale. Quelle
serait la grandeur de la force équivalente que vous devriez appliquer pour déplacer le coffre sur cette
distance et à la même vitesse si cette force était appliquée horizontalement ?
4. L’efficacité d’une force dont l’orientation est différente de celle du déplacement varie selon l’angle entre
ces deux directions. Pourquoi, si cet angle est deux fois plus petit, l’efficacité n’est-elle pas deux fois plus
grande ?
5. Une force de 20 N est appliquée à un anneau pour le faire glisser
le long d’une tige verticale, tel qu’illustré ci-contre.
Quelle est la grandeur de la force efficace ?
6. Quelle est la grandeur de la force qui permettra
à la personne de l’illustration ci-contre de
maintenir une cuisinière de 150 kg sur la rampe ?
75°
F = 20 N ®
20°
ACTIVITÉ NOTÉE 1
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7. Quelle distinction faites-vous entre une déformation élastique et une déformation inélastique ?
8. Le graphique suivant montre l’allongement d’un ressort hélicoïdal homogène en fonction de la force
appliquée.
GraphIque de l’allonGement en fonctIon de la force.
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a) Quelle est la constante d’élasticité de ce ressort ?
b) Comment interpréter l’allure du graphique pour une force supérieure à 8,0 N ?
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9. Le graphique ci-contre montre la force exercée sur un
ressort hélicoïdal homogène en fonction de son allongement.
Pourquoi la droite, de la fonction F = f(l), ne passe-t-elle pas
par l’origine ?
10. Afin d’établir la valeur de l’intensité du champ gravitationnel d’une planète sur laquelle vous venez de
débarquer, vous suspendez une masse marquée de 200 g à un ressort dont la constante de rappel est
de 6,2 N/m. Quelle est la valeur de g sur cette planète si le ressort s’allonge de 12,0 cm ?
11. Vous désirez utiliser un ressort pour peser des objets. Quelle est la masse maximale que vous pourrez
mesurer si la constante d’élasticité de votre ressort est de 20 N/m et si son allongement ne doit pas
dépasser 15 cm ?
12. Qu’est-ce qui détermine l’intensité du champ gravitationnel à la surface d’une planète ?
13. Quelle serait l’accélération d’un objet tombant sans frottement sur une exoplanète dont la masse serait le
huitième de celle de la Terre et le rayon, la moitié de celui de la Terre ?
GraphIque de la force en fonctIon de l’allonGement.
Fo
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Allongement
ACTIVITÉ NOTÉE 1
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14. Quelle est l’intensité du champ gravitationnel à une altitude correspondant à deux rayons terrestre ?
15. Vous faites partie de l’équipe d’astronautes qui vient de débarquer sur Mars où g = 3,7 N/kg. Vous avez
apporté votre pèse-personne. Qu’indiquera-t-il si votre masse est de 55 kg ?
16. Vous êtes debout sur votre pèse-personne dans un ascenseur qui monte à une vitesse constante
de 1,5 m/s.
a) Qu’indique votre pèse-personne si votre masse est de 55 kg ?
b) Qu’indique votre pèse-personne si l’ascenseur accélère vers le bas au taux de 2,0 m/s2 ?
17. Vous participez à un projet visant à étudier la culture de haricots dans la station spatiale internationale.
De quel phénomène mécanique voulez-vous analyser les effets ?
PHY-5062-2 – DYNAMIQUE ET TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE MÉCANIQUE
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18. Quelle est la résultante des forces suivantes appliquées à un même objet ?
1F
= 40 N à 135°
2F
= 40 N à 225°
3F
= 57 N à 0°
19. Pour déplacer des appareils électroménagers, deux déménageurs utilisent des courroies qu’ils
glissent sous l’appareil de manière à appliquer de part et d’autre une force presque verticale pour
le soulever. Quelle est la grandeur de la force que chacun d’eux devra appliquer pour soulever un
réfrigérateur de 120 kg ?
ACTIVITÉ NOTÉE 1
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20. Un haltérophile soulève un haltère de 140 kg au bout de ses bras qui font chacun un angle de 30° avec
la verticale. Quelle est la grandeur de la force qui s’exerce dans chaque bras pour maintenir l’haltère
immobile ?
21. Quelle force horizontale devrez-vous appliquer pour maintenir à 45° un pendule de 300 g ?
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22. À quelle condition un corps en mouvement rectiligne uniforme pourra-t-il conserver sa vitesse ?
23. L’illustration suivante montre une voiture en train d’être hissée à vitesse constante dans un camion
remorque.
20°
a) Quelle est la tension dans le câble si la voiture a une masse de 950 kg et si la plateforme du camion
est inclinée à 20° de l’horizontale ?
b) Quelle est la poussée exercée par l’auto sur la plateforme ?
24. Un funambule de 55 kg est au repos au milieu d’un câble. Quelle est la tension dans le câble si le poids du
funambule l’abaisse à 30° de l’horizontale ?
25. Quelle est la grandeur de la résistance de l’air sur une goutte de pluie de 0,050 g qui tombe à vitesse constante ?
ACTIVITÉ NOTÉE 1
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B. Évaluation des compétences : La voiture embourbée /75 points
But
• Mettre en œuvre ses habiletés de résolution de problème et ses connaissances sur les forces et
sur les conditions d’équilibre pour imaginer une façon de libérer une voiture embourbée à l’aide
d’un câble fixé à un arbre.
Lors d’une expédition en terrain marécageux, votre véhicule s’est retrouvé embourbé et malgré vos efforts,
vous ne pouvez le dégager. Par bonheur, vous avez dans le coffre à bagages un solide câble de 80 m de
longueur. Il y a, à 75 m devant la voiture, un arbre qui vous semble assez gros pour résister à une forte
tension.
Votre tâche
Vous devrez :
• représenter la situation à l’aide d’un schéma;
• proposer une solution plausible;
• tracer un diagramme de corps libre représentant la solution;
• évaluer la grandeur des forces appliquées;
• évaluer le déplacement de la voiture advenant que vous réussissiez à la libérer.
Un schéma de la situationTracez un schéma à l’échelle de la situation décrite précédemment.
PHY-5062-2 – DYNAMIQUE ET TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE MÉCANIQUE
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Une solution plausibleProposez une solution qui implique l’application d’une poussée latérale sur le câble pour libérer le véhicule.
Prenez aussi en considération que votre poussée maximale sur le câble est de 400 N. Tracez un schéma à
l’échelle qui illustre la solution que vous proposez.
ACTIVITÉ NOTÉE 1
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Le diagramme de corps libreTracez un diagramme de corps libre des forces appliquées sur le câble et par le câble.
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Les forces en jeuCalculez la grandeur de la force que vous serez en mesure d’appliquer à votre véhicule par l’entremise
du câble.
ACTIVITÉ NOTÉE 1
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Le déplacement de la voiture Calculez le déplacement de la voiture en supposant que la force latérale de 400 N que vous appliquez
réussisse à la libérer en écartant le câble de 10°. Négligez l’allongement du câble.
La conclusionRédigez une courte conclusion concernant l’efficacité de la solution plausible que vous avez suggérée.
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Questions ou commentaires de l’apprenant ou de l’apprenante
Remarques du formateur ou de la formatrice
5611-07 Août 2014
