Exercices : Actions mécaniques et Forces
Physique – 3ème
Exercice 1 : Identification des forces
Nommez les forces qui s’exercent sur :
- Une pomme tombant d’un arbre
- Un livre posé sur une table
Solution :
a) Poids (vertical vers le bas) uniquement (négligeons les frottements de l’air)
b) Poids (vers le bas) et réaction de la table (vers le haut, force de contact)
Exercice 2 : Caractéristiques d’une force
Une force de 50 N est appliquée horizontalement vers la droite sur une caisse. Représentez cette force à l’échelle 1 cm ↔ 10 N.
Solution :
Flèche de 5 cm de long, horizontale vers la droite
Exercice 3 : Calcul du poids
Calculez le poids d’un objet de masse 5 kg (g = 9,8 N/kg). Quel serait son poids sur la Lune (gLune = 1,6 N/kg) ?
Solution :
Sur Terre : P = m × g = 5 × 9,8 = 49 N
Sur la Lune : P = 5 × 1,6 = 8 N
La masse reste identique, seul le poids change !
Exercice 4 : Équilibre des forces
Un objet suspendu à un fil reste immobile. Que pouvez-vous dire des forces qui s’exercent sur lui ?
Solution :
Les forces se compensent (objet immobile = équilibre) :
Poids (vers le bas) = Tension du fil (vers le haut)
Exercice 5 : Force de frottement
Pourquoi une voiture roule-t-elle moins loin sur un sol mouillé que sur un sol sec ?
Solution :
Les frottements diminuent sur sol mouillé (film d’eau entre les surfaces) :
- La distance de freinage augmente
- L’adhérence des pneus est réduite
Conséquence : Risque accru de glissade
Exercice 6 : Résultante de forces
Deux forces F1 = 30 N (→) et F2 = 40 N (↑) s’appliquent à un objet. Calculez la force résultante.
Solution :
Méthode : Théorème de Pythagore (forces perpendiculaires)
R = √(30² + 40²) = 50 N
Exercice 7 : Action-réaction
Un nageur pousse le mur de la piscine avec une force de 200 N. Décrivez la force de réaction.
Solution :
Principe : Action et réaction sont égales et opposées (3ème loi de Newton)
• Action : Nageur → Mur = 200 N
• Réaction : Mur → Nageur = 200 N (en sens opposé)
Conséquence : C’est ce qui propulse le nageur vers l’avant !
Exercice 8 : Force et mouvement
Un objet se déplace à vitesse constante en ligne droite. Que peut-on dire des forces qui s’exercent sur lui ?
Solution :
D’après le principe d’inertie :
Les forces se compensent (résultante nulle) car :
- Mouvement rectiligne uniforme
- Pas d’accélération
Exemple : Une voiture à 90 km/h constante sur route horizontale
Exercice 9 : Diagramme objet-interaction
Tracez le diagramme des interactions pour un ballon posé sur le sol.
Solution :
Interactions : Ballon ↔ Terre (poids) et Ballon ↔ Sol (réaction)
Exercice 10 : Problème synthèse
Un skieur de 70 kg descend une pente à vitesse constante. La force de frottement vaut 150 N.
- Calculez son poids
- Déterminez la composante de son poids parallèle à la pente
Solution :
a) Poids : P = m×g = 70×9,8 ≈ 686 N
b) À vitesse constante : Frottements = composante du poids
Donc composante = 150 N (égale aux frottements)
