Fiche de Travaux Dirigés (TD)
8 Exercices d'application gradués avec corrigés rédigés pas à pas.
1 Exercice 1 : Calcul Direct du Poids d'un Sac de Ciment
★☆☆ (Application directe)Sur un chantier de maçonnerie, un ouvrier déplace un sac de ciment de masse $m = 35\text{ kg}$. L'intensité de la pesanteur vaut $g = 9{,}81\text{ N/kg}$.
Calculer la valeur du poids $P$ de ce sac de ciment en Newtons (N).
2 Exercice 2 : Conversion de Grammes en Kilogrammes
★☆☆ (Conversion d'unité)Une pièce métallique de précision en laiton présente une masse de $m = 650\text{ g}$. ($g = 9{,}81\text{ N/kg}$).
2.1. Convertir la masse $m$ en kilogrammes (kg).
2.2. En déduire la valeur du poids $P$ en Newtons.
3 Exercice 3 : Calcul de la Masse à partir du Poids Mesuré
★★☆ (Formule inverse)Un peson d'atelier suspendu indique une force de poids $P = 147\text{ N}$ pour une caisse d'outillage ($g = 9{,}81\text{ N/kg}$).
Calculer la masse $m$ de la caisse d'outillage en kilogrammes (kg).
4 Exercice 4 : Pesanteur sur la Planète Mars
★★☆ (Calcul de g)Une sonde spatiale de masse $m = 40\text{ kg}$ a un poids $P_{Mars} = 148\text{ N}$ lorsqu'elle repose sur le sol de la planète Mars.
Calculer l'intensité de la pesanteur $g_{Mars}$ sur la planète Mars en N/kg.
5 Exercice 5 : Comparaison Terre vs Lune pour un Véhicule
★★☆ (Comparaison)Un véhicule tout-terrain de masse $m = 1200\text{ kg}$ est testé sur Terre ($g_{Terre} = 9{,}81\text{ N/kg}$) puis transporté sur la Lune ($g_{Lune} = 1{,}62\text{ N/kg}$).
5.1. Calculer le poids du véhicule sur Terre $P_{Terre}$.
5.2. Calculer le poids du véhicule sur la Lune $P_{Lune}$ et calculer la différence $\Delta P$.
6 Exercice 6 : Étalonnage d'un Dynamomètre à Ressort
★★★ (Loi de Hooke)En TP de physique, un élève accroche une masse $m = 100\text{ g}$ ($P = 1{,}0\text{ N}$) au crochet d'un dynamomètre. L'allongement mesuré du ressort est $\Delta L = 1{,}5\text{ cm}$.
6.1. Déterminer la raideur $k$ du ressort en cm/N.
6.2. Calculer l'allongement $\Delta L'$ qu'on obtiendra en accrochant une masse $m' = 400\text{ g}$ ($P' = 4{,}0\text{ N}$).
7 Exercice 7 : Tracé du Vecteur Poids à l'Échelle
★★★ (Représentation vectorielle)Une caisse en bois de masse $m = 80\text{ kg}$ pose sur le sol horizontal d'un entrepôt ($g = 10\text{ N/kg}$).
7.1. Calculer le poids $P$ de la caisse.
7.2. Donner les 4 caractéristiques du vecteur $\vec{P}$ et calculer la longueur de sa flèche à l'échelle $1\text{ cm} \leftrightarrow 200\text{ N}$.
8 Exercice 8 : Sécurité de Levage d'un Palan d'Atelier
★★★ (Sécurité d'élingage)Un palan d'atelier a une Charge Maximale Utile (CMU) de $P_{max} = 5000\text{ N}$. On souhaite soulever un carter d'huile en fonte de masse $m = 480\text{ kg}$ ($g = 9{,}81\text{ N/kg}$).
8.1. Calculer le poids $P$ du carter.
8.2. Le levage peut-il s'effectuer en toute sécurité ? Justifier.