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forces,
mouvement
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1
parachutiste
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Un observateur immobile au sol voit un parachutiste sauter de
l'avion qui vole à vitesse constante. Parmi les affirmations suivantes
indiquer celles qui sont exactes (à justifier) et reformuler les
fausses :
- A l'instant du saut le parachutiste n'a pas de vitesse
initiale.
- Pendant le saut la vitesse du parachutiste varie.
- Lorsque le parachute s'ouvre le parachutiste remonte.
- L'ensemble (parachute ouvert + parachutiste) n'est soumis
qu'à l'attraction terrestre.
corrigé
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Dans un référentiel lié à la surface de la terre, au
moment du départ de l'avion, le parachutiste a la même vitesse que
l'avion .
Dans un référentiel lié à la surface de la
terre, la vitesse varie au cours de la première partie du saut, puis
les frottements sur les couches d'air augmentent et la vitesse devient
constante.
Dans un référentiel lié à la surface de la
terre, lors de l'ouverture du parachute il y a un freinage
supplémentaire.
Dans un référentiel lié à un second parachutiste, parachute
non ouvert, le premier parachutiste est freiné lors de l'ouverture du
parachute, sa vitesse diminue. Dans ce référentiel il remonte.
L'ensemble (parachute ouvert + parachutiste) est
soumis à l'attraction terrestre et aux forces de frottements dues à
l'air.
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2
bloc de
glace sur un camion
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Un livreur transporte un bloc de glace posé sur la plate-forme
d'un camion.
- Enoncer le principe d'inertie.
- Le camion est à l'arrêt à un feu rouge. Citer les forces
qui s'exercent sur le bloc de glace au repos.
- Le feu passe au vert et le camion démarre, que se
passe-t-il pour le bloc de glace ?
- Le chauffeur roule à vitesse constante lorsqu'il aperçoit
un enfant qui risque de traverser la rue. Il freine brutalement. Que se
passe-t-il pour le chauffeur qui a pensé à boucler sa ceinture de
sécurité ?
corrigé
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Tout corps persévère dans son état de repos ou de
mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s'exercent sur lui se
compensent.
arrêt au feu rouge : le poids du bloc de
glace neutralise l'action du support.
Le bloc persévere dans son état de repos alors que le camion
avance : le bloc glisse vers l'arrière.
Le chauffeur persévère dans un mouvement rectiligne uniforme
alors que le camion ralentit : le chauffeur est projeté vers l'avant.
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3
principe
d'inertie
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- Énoncer le principe d'inertie.
- Une savonnette S glisse sur une table lisse AB. On admet
que les frottements sont négligeables sur ce trajet. Quelle est la
nature de son mouvement ? À quelles forces la savonnette est-elle
soumise ? Par application du principe d'inertie, que peut-on dire de
ces forces ?
- Comment sont modifiées vos précédentes réponses au delà du
point B (bord de la table)?
- Le satellite S décrit un mouvement circulaire uniforme
autour de la Terre. Par un raisonnement utilisant le principe d'inertie
montrer qu'il est soumis à une force. À quoi est-elle due ? Effectuer
sa représentation sur le schéma.
corrigé
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Tout corps persévère dans son état de repos ou de
mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s'exercent sur lui se
compensent.
La savonnette est soumise à son poids et à l'action du
support, forces qui se neutralisent : mouvement rectiligne uniforme.
Au delà de B, la savonnette n'est soumise qu'à son poids :
chute libre avec vitesse initiale.
Si le satellite n'était soumis à aucune force
alors qu'il possède une vitesse , il perséverait dans un mouvement
rectiligne uniforme et s'éloignerait de la terre.
La force attractive de gravitation ( force dirigée vers le
centre de la terre) le maintient sur une orbite circulaire.
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4
mouvement
et référentiel
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- Un trottoir roulant horizontal se
déplace à vitesse constante v = 1,2 m/s. Hector a pris le trottoir
roulant et, à mi-parcours, il lâche une balle de tennis, verticalement
et sans vitesse. Bérénice a photographié la chute de la balle en se
plaçant à deux endroits : sur le sol à l'extérieur du trottoir roulant
(B) ou sur le trottoir roulant (A).
Hector a effectué plusieurs fois
cette expérience :
- en se tenant immobile par rapport
au trottoir roulant ;
- en marchant dans le sens du
trottoir à vitesse constante v1 = 2,0 m/s par rapport au
quai;
- en marchant dans le sens inverse
du trottoir à vitesse constante v2 = 1,2 m/s par rapport au
quai.
Toutes ces expériences ont été
photographiées des 2 endroits différents A et B.
Bérénice a pris les photos en pose
et sans se déplacer par rapport à la Terre ou par rapport au trottoir
roulant.
Les photos ont été développées.
Hector et Bérénice se sont alors aperçus qu'ils n'ont pas noté l'ordre
des expériences, ni les conditions exactes des expériences.
- Pour chaque photo, il vous faudra
retrouver la position de l'appareil photo, citer le référentiel de
l'appareil photo et indiquer l'expérience effectuée par Hector.
(Expliquer sommairement le raisonnement).
corrigé
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Hector immobile :
Bérénice sur le trottoir : trajectoire verticale (5) ou
(3) .
Bérénice sur le quai : chute parabolique (1)
Hector se déplace dans le sens du trottoir à
2 m/s :
Bérénice sur le trottoir : chute parabolique avec vitesse
initiale horizontale (2)
Bérénice sur le quai : chute parabolique avec vitesse initiale
horizontale plus importante (6)
Hector se déplace dans le sens inverse du
trottoir à 1,2 m/s :
Bérénice sur le trottoir : chute parabolique avec vitesse
initiale horizontale à gauche (4)
Bérénice sur le quai : chute verticale (5) ou (3)
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