La force et le sac à dos
Comprendre La force et le sac à dos
Alex porte son sac à dos pour aller à l’école. Le sac à dos pèse 5 kg. On considère que la force de gravité (poids) est de 10 N (newtons) pour chaque kilogramme.
Questions:
- Calcul du poids du sac à dos
- Calcule le poids du sac à dos d’Alex en newtons (N).
- Force exercée pour soulever le sac
- Si Alex doit exercer une force égale au poids du sac pour le soulever, quelle force Alex doit-il exercer pour soulever son sac à dos ?
- Ajout d’un livre
- Alex décide d’ajouter un livre de physique qui pèse 500 grammes (0,5 kg) dans son sac à dos. Recalcule le nouveau poids du sac à dos.
- Comparaison avec un objet plus léger
- Alex a un petit paquet de crayons qui pèse 250 grammes (0,25 kg). Sans faire le calcul, réponds : le poids de ce paquet de crayons est-il plus grand, plus petit ou égal à la force qu’Alex doit exercer pour soulever le livre de physique ajouté ? Explique ta réponse.
Correction : La force et le sac à dos
1. Calcul du poids du sac à dos
Données :
- Masse \( m = 5 \text{ kg} \)
- Gravité \( g = 10 \text{ N/kg} \)
Calcul :
\[P = m \times g\]
\[P = 5 \text{ kg} \times 10 \text{ N/kg}\]
\[P = 50 \text{ N}\]
Résultat : Le poids du sac à dos est 50 N.
2. Force exercée pour soulever le sac
Pour soulever le sac à dos, Alex doit exercer une force égale à son poids.
\[F = 50 \text{ N}\]
La force nécessaire est donc 50 N.
3. Ajout d’un livre de physique
Données supplémentaires :
- Masse du livre = 0,5 kg
Nouvelle masse totale du sac :
\[m_{\text{total}} = m_{\text{sac}}+m_{\text{livre}}\]
\[m_{\text{total}} = 5 \text{ kg} + 0,5 \text{ kg}\]
\[m_{\text{total}} = 5,5 \text{ kg}\]
Calcul du nouveau poids :
\[P_{\text{nouveau}} = m_{\text{total}} \times g\]
\[P_{\text{nouveau}} = 5,5 \text{ kg} \times 10 \text{ N/kg}\]
\[P_{\text{nouveau}} = 55 \text{ N}\]
Résultat : Le nouveau poids du sac à dos est 55 N.
4. Comparaison avec un objet plus léger
Donnée :
- Petit paquet de crayons = 0,25 kg
- Pour le livre de physique, la force nécessaire pour le soulever est égale à son poids.
Pour le livre de physique :
\[P_{\text{livre}} = 0,5 \text{ kg} \times 10 \text{ N/kg}\]
\[P_{\text{livre}} = 5 \text{ N}\]
Pour le paquet de crayons :
\[P_{\text{crayons}} = 0,25 \text{ kg} \times 10 \text{ N/kg}\]
\[P_{\text{crayons}} = 2,5 \text{ N}\]
Comparaison :
La force nécessaire pour soulever le livre est de 5 N, tandis que le poids du paquet de crayons est de 2,5 N.
Comme le poids est proportionnel à la masse et le paquet de crayons a une masse plus faible que celle du livre, son poids est inférieur à la force requise pour soulever le livre.
La force et le sac à dos
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