Fiche de Travaux Dirigés (TD)
8 Exercices gradués sur les forces, le dynamomètre, le poids $P = m \times g$ et l'équilibre.
1 Exercice 1 : Calcul Direct du Poids
★☆☆ (Formule P = m * g)
Sur un chantier, un sac de ciment a une masse $m = 25\text{ kg}$. L'intensité de pesanteur est $g = 9{,}8\text{ N/kg}$.
Calculer la valeur du poids $P$ de ce sac en Newtons.
2 Exercice 2 : Détermination de la Masse
★☆☆ (Masse m = P / g)
Un dynamomètre utilisé au laboratoire indique un poids $P = 49\text{ N}$ pour une pièce métallique. On prend $g = 9{,}8\text{ N/kg}$.
Calculer la masse $m$ de cette pièce en kilogrammes.
3 Exercice 3 : Poids sur Terre vs Lune
★☆☆ (Pesanteur g)
Un astronaute et son équipement ont une masse totale $m = 120\text{ kg}$.
On donne : $g_{\text{Terre}} = 9{,}8\text{ N/kg}$ et $g_{\text{Lune}} = 1{,}6\text{ N/kg}$.
3.1. Quelle est la masse de l'astronaute sur la Lune ?
3.2. Calculer son poids $P_{\text{Terre}}$ sur Terre.
3.3. Calculer son poids $P_{\text{Lune}}$ sur la Lune.
4 Exercice 4 : Tableau des Caractéristiques des Forces
★★☆ (4 Caractéristiques)
Une caisse d'outils de poids $P = 150\text{ N}$ est posée immobile sur un établi horizontal. Elle est soumise à son poids $\vec{P}$ et à la réaction $\vec{R}$ de l'établi.
Donner les 4 caractéristiques de la force de réaction $\vec{R}$.
5 Exercice 5 : Représentation d'une Force à l'Échelle
★★☆ (Échelle graphique)
Un ouvrier tire sur une corde avec une force de traction $\vec{F}$ horizontale vers la droite d'intensité $F = 350\text{ N}$.
On choisit l'échelle : $1\text{ cm} \longleftrightarrow 100\text{ N}$.
Calculer la longueur de la flèche représentant la force $\vec{F}$.
6 Exercice 6 : Suspension d'un Projecteur de Scène
★★☆ (Équilibre statique)
Un projecteur d'éclairage de masse $m = 12\text{ kg}$ est suspendu au plafond par une élingue métallique. On prend $g = 9{,}8\text{ N/kg}$.
6.1. Calculer le poids $P$ du projecteur.
6.2. En déduire la tension $T$ exercée par l'élingue à l'équilibre.
7 Exercice 7 : Étalonnage d'un Dynamomètre
★★☆ (Allongement du ressort)
Un ressort s'allonge de $\Delta L = 2{,}0\text{ cm}$ lorsqu'on y suspend une masse exerçant une force de $1{,}0\text{ N}$.
7.1. L'allongement étant proportionnel à la force, quel sera l'allongement pour une force de $4{,}5\text{ N}$ ?
7.2. Quelle force correspond à un allongement mesuré de $7{,}0\text{ cm}$ ?
8 Exercice 8 : Grue de Chantier & Sécurité (Type Brevet)
★★★ (Synthèse Brevet)
Une grue de chantier soulève un bloc de béton armé de volume $V = 0{,}8\text{ m}^3$ et de masse volumique $\rho = 2500\text{ kg/m}^3$. Le câble en acier a une charge maximale d'utilisation de $22\,000\text{ N}$. On prend $g = 9{,}8\text{ N/kg}$.
8.1. Calculer la masse $m$ du bloc ($m = \rho \times V$).
8.2. Calculer le poids $P$ du bloc.
8.3. Le levage peut-il s'effectuer sans risque de rupture du câble ?