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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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