Une voiture de 1000 kg freine et s’arrête sur 50 m. Calculer le travail des forces de freinage.
Solution :
\( W = \Delta E_c = 0 – \frac{1}{2}mv^2 \) (vitesse initiale inconnue mais résultat en fonction de v)
Ou si vitesse initiale = 72 km/h (20 m/s) :
\( W = -\frac{1}{2} \times 1000 \times 20^2 = -200\,000 \text{ J} \)
Exercice 4: Force constante
Une force de 200 N déplace un objet de 10 kg sur 20 m horizontalement. Calculer la vitesse finale si l’objet partait du repos (sans frottements).
Solution :
\( W = F \times d = 200 \times 20 = 4000 \text{ J} \)
\( W = \Delta E_c \Rightarrow 4000 = \frac{1}{2} \times 10 \times v^2 \)
\( v = \sqrt{800} ≈ 28,28 \text{ m/s} \)
Exercice 5: Plan incliné
Un skieur de 70 kg descend une pente de 100 m avec un angle de 30°. Calculer sa vitesse en bas si départ sans vitesse initiale (négliger les frottements).
Un cycliste (80 kg avec vélo) monte une pente de 5% à 18 km/h constant.
1. Calculer la puissance nécessaire
2. Si son rendement est de 25%, quelle puissance doit-il fournir?
Solution :
1. \( v = 5 \text{ m/s} \), \( F = mg \sinθ ≈ 80 \times 9,81 \times 0,05 ≈ 39,24 \text{ N} \)
\( P = F \times v ≈ 196,2 \text{ W} \)
2. \( P_{\text{fournie}} = \frac{P_{\text{utile}}}{\text{rendement}} = \frac{196,2}{0,25} ≈ 784,8 \text{ W} \)