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par vrai ou faux en justifiant ( 8 pts)
- Une bille d'acier est lâchée dans un éprouvette
contenant de l'huile. Les graduations de l'éprouvette sont repérées en
mL, une graduation de 1 mL correspond à une hauteur de 1 cm. L'huile
est un liquide de fort coefficient de viscosité. On réalise la
chronophotographie du mouvement de cette bille. On obtient le document
ci-dessous. L'intervalle de temps entre deux photos est 0,1 s.
Le mouvement de la bille dans l'éprouvette est :
- rectiligne uniforme. Faux
, les distances parcourues ne sont pas proportionnelles au temps au
début de la chute.
- rectiligne accéléré. Faux
, au bout d'un certain temps, les distances parcourues sont
proportionnelles au temps.
- rectiligne uniformément accéléré. Faux
, au bout d'un certain temps, les distances parcourues sont
proportionnelles au temps.
- rectiligne accéléré puis uniforme. Vrai.
- La vitesse de la bille lors de cette chute verticale :
- n'est jamais atteinte. Faux
, au bout d'un certain temps, les distances parcourues sont
proportionnelles au temps.
- est de l'ordre de 0,5 m/s. Vrai
5 cm =0,05 m parcouru en 0,1 s soit 0,05/0,1 = 0,5 m/s
- ne peut pas être calculée par cette méthode.Faux
- est de l'ordre de 5 cm/s.Faux
- L'allure de la courbe des variations de la vitesse en
fonction du temps est donnée par :
a) la vitesse
croît puis attaint une valeur limite constante ( asymptote horizontale )
- Les forces extérieures exercées sur la bille dans le
référentiel terrestre sont :
- le poids et la poussée d'Archimède.
- le poids.
- le poids et la force de frotement .
- le poids, la poussée d'Archimède et la force de frottement. Vrai.
- Si le régime asymptotique est atteint, l'équation
vectorielle du mouvement est alors :
b) vrai : le poids
compense la poussée d'Archimède et la force de frottement quand la
vitesse limite est atteinte. Le principe d'inertie affirme que la bille
est pseudo-isolée.
- On assimile
l'action de l'huile sur la bille à une seule force de frottement de
valeur f= kv². On suppose négligeable la poussée d'Archimède exercée
par l'huile. Dans ces conditions :
- l'équation différentielle du mouvement est : mdv/dt -mg +kv²=0. Vrai 2ème
loi de Newton écrite sur l'axe vertical orienté vers le bas mdv/dt = mg
- kv²
-
dv/dt = g(1-v/v1) si v1
= (mg/k)½. Faux
dv/dt = g-kv²/m avec k/m = g/v1².
- v1 = (mg/k)½ est la
vitesse limite de la bille. Vrai le
poids neutralise les frottement si la vitesse limite v1
est atteinte : mg = kv1².
- la courbe donnant les variations de la vitesse de la bille est une
parabole. Faux
une portion d'exponentielle dans sa première partie.
- La masse de la
bille est m=50 g ; le coefficient de frottement est k= 2 N
s² m-2 ; la vitesse limite de la bille dans le
champ de pesanteur g= 10 m/s² est :
- vlim = mg/k = 0,25 m/s.
- vlim =(mg/k)½=
0,5 m/s Vrai : (0,05*10/2)½=0,25½=0,5
m/s.
- vlim =mgk=
1,0 m/s.
- vlim =½mgk=
0,5 m/s.
- Si on remplace la bille par une petite bille de
polystyrène, cette dernière : la
bille de polystyrène va flotter à la surface du liquide ; elle est
soumise à son poids et à la poussée d'Archimède.
- est soumise à l'accélération de la pesanteur. Vrai
- admet la même accélération que la bille d'acier. Faux
- est soumise aux mêmes forces que la bille d'acier. Faux
- admet un mouvement de même nature que la bille d'acier. Faux
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