Exercice 3 page 234 : Calculer le travail d'une force constante

1. Par définition W(F→) = F→.AB→ = F AB
   et W(F) = 4. 10² x 5 = 2. 10³ J.
   Le travail de la force est de 2. 10³ J. Il est positif donc le travail est moteur, il favorise le déplacement.
2. De même W(P→) = P→.AB→ or P→ et AB→ sont orthogonaux donc W(P→) = 0.
   Le travail du poids est nul. Le mouvement étant totalement horizontal, le poids, vertical, ne favorise ou ne gêne pas le mouvement.

Exercice 4 page 234 : Calculer le travail de la force de pesanteur

• Par définition W_m(P→) = P→.AB→ = m g (z_A - z_B) à la montée.
  application numérique avec z_A = 1 038 m et z_B = 2 555 m :
  W_m(P→) = 6,5. 10³ x 9,81 x (1 038 - 2 555) = -9,7. 10⁷ J < 0.
  Lors de la montée, le travail du poids est de -9,7. 10⁷ J. Il est résitant.
• Lors de la descente W_d(P→) = P→.AB→ = m g (z_B - z_A) = -W_m(P→)
  donc W_d(P→) = 9,7. 10⁷ J > 0.
  Lors de la descente le travail du poids est de 9,7. 10⁷ J. Il est moteur.

Exercice 5 page 234 : Calculer le travail d'une force électrique constante

1. On sait que F_E→ = q E→ avec q > 0 donc F et E sont colinéaires et de même sens
   caractéristiques de F_E→ :
   • direction : horizontale
   • sens : de A vers B ou vers la droite
   • intensité F_E = q E
   • point d'application : C
   .
2. Par définiton W(F_E→) = F_E→.AB→ = q E→.AB→ = q E d
   application numérique avec d = 10 cm = 10. 10^{- 2} m:
   W(F_E→) = 3,2. 10^{- 19} x 5. 10⁴ x 10. 10^{- 2} = 1,6. 10^{- 15} J.
   Le travail de la force électrique est de 1,6. 10^{- 15} J.

Exercice 6 page 235 : Calculer l'énergie mécanique

1. On sait que Em₀ = Ec₀ + Epp₀ =
   1 / 2
   m v₀² + m g h
   A.N. avec m = 150 g = 150. 10^{- 3} kg et v₀ = 90 km/h = 25 m/s :
   Em₀ =
   1 / 2
   150. 10^{- 3} x 25² + 150. 10^{- 3} x 9,81 x 2,0 = 50 J
   L'énergie mécanique de la balle à l'instant initial est 50 J.
2. En l'absence de frottements, l'énergie mécanique se conserve. Lorsque la balle atteint son attitude maximale, elle vaut donc 50 J.

Exercice 7 page 235 : Analyser les transferts énergétiques

Exercice 8 page 235 : Justifier l'utilisation des horloges atomiques

Exercice 9 page 235 : Extraire et exploiter des informations

2. • Dans le cas a, l'amplitude est θ_max;a = 15°.
   • Dans le cas b, l'amplitude est θ_max;b = 10°.
3. Dans le cas des petites oscillations, la période ne dépend pas de θ_max ou de θ₀.
   D'après l'enregistrement 1 : 4T = 2 s donc T = 0,5 s
   La période du pendule est 0,5 s.

Exercice 10 page 235 : Justifier un raisonnement scientifique

Exercice 11 page 235 : Effectuer un raisonnement scientifique
système : pierre de masse m
F_ext→ : P→, poids du système ; on néglige les frottements de l'air et la poussée d'Archimède.

A l'instant initial, le système possède une énergie cinétique et une énergie potentielle de pesanteur. En l'absence de forttements l'énergie mécanique se conserve.
Lors de la montée du système, celui-ci perd de l'énergie cinétique qui se transforme en énergie potentielle de pesanteur.
Lors de la descente du système, celui-ci perd de l'énergie potentielle de pesanteur qui se transforme en énergie cinétique.

Lorsque le système percute le mur du château, son énergie sert à déformer la muraille, le reste est disspipée sous forme d'énergie thermique (<< son immobilisation dans le mur du château >>) suppose que la pierre se fiche dans le mur sans le casser.

Exercice 12 page 235 : Comparer des données numériques
On calcule les deux rapports :