formules

2011
SERVICE DES RESSOURCES ÉDUCATIVES
053-504
PHYSIQUE
Juin
3e année du 2e cycle du secondaire
Épreuve de compétence 2
Cahier de l’élève
Durée : 2 heures 30 minutes
Table régionale,
Science et technologie
au secondaire
Régions de Laval,
des Laurentides
et de Lanaudière
I
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Physique Épreuve de compétence 2
2
Annexe 1
FORMULES
OPTIQUE
MÉCANIQUE
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Note : Les formules sont écrites sous leur forme scalaire.
GRANDEURS
NOM
SYMBOLE
VALEUR
Vitesse de la lumière dans le vide
c
m/s 1000,3 8
Accélération gravitationnelle terrestre
g
9,8 m/s2

Physique Épreuve de compétence 2
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1. Les satellites géostationnaires
Depuis 50 ans, des satellites artificiels ont été mis en orbite autour de la Terre. Certains d’entre
eux, les satellites de communication ou GPS, sont appelés satellites géostationnaires. Ces
derniers se déplacent continuellement sur une orbite précise qui encercle la planète. Cependant,
pour un observateur sur Terre, ces satellites semblent immobiles dans le ciel. Expliquez ce
phénomène et appuyez vos explications par des calculs appropriés.
A : distance entre le satellite et le centre de rotation de la Terre : 42 162 km
B : distance entre un observateur et le centre de rotation de la Terre : 6378 km
Vitesse de rotation de la Terre (à l’équateur) : 1673 km/h
Vitesse de rotation du satellite : 11 061 km/h
Formule pour trouver la circonférence : C = 2πr
À des fins de calculs, vous devrez traiter ces données comme étant issues d’un
mouvement rectiligne uniforme.
A
B
Observateur
Satellite
Terre

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2. Aide humanitaire
Afin de venir en aide à une population éprouvée par
un grave sinistre, l’Armée canadienne décide de
parachuter des vivres et de l’équipement médical
dans une clairière à proximité de l’endroit où vivent
les sinistrés.
a) Afin d’être parachuté, le matériel destiné aux sinistrés sera placé dans de grosses
boîtes de 1m3. Un seul format de parachute et deux formats de boîtes sont disponibles:
Boîte de forme cubique : 1,00 m x 1,00 m x 1,00 m
Boîte de forme de prisme rectangulaire : 1,42 m x 1,42 m x 0,50 m
Pour éviter d’endommager le matériel et les équipements, il est souhaitable que la
vitesse de descente soit la plus petite possible, pour permettre un atterrissage en
douceur. Lequel des deux formats de boîtes devrait-on choisir? Justifiez votre réponse
en l’illustrant, par des diagrammes de forces, celles qui agissent sur les boîtes.
b) Avant le décollage, le pilote de l’avion a remis à la tour de contrôle, un plan de vol qui lui
permettra de survoler la clairière. Celui-ci prévoit un trajet de 230,0 km en direction
nord-est. La durée du vol prévue est de 55,00 minutes.
Peu après le départ, le pilote s’aperçoit qu’un vent soufflant à 55,0 km/h, en provenance
du nord-ouest, vient de se lever et qu’il faut modifier les caractéristiques du plan de vol.
Son copilote lui suggère de s’orienter vers le nord à une vitesse de 237,0 km/h. Est-ce
que cette modification au plan de vol permettra de s’assurer que la cargaison soit
larguée à l’endroit prévu? Illustrez et justifiez votre réponse avec des calculs appropriés.
Image Erick Sauvé (CSDL)

Physique Épreuve de compétence 2
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3. Le bon chemin
Un camionneur, en retard et incertain de son itinéraire, termine son petit déjeuner chez « La belle
patate » située au point A sur la carte ci-dessous. Celui-ci doit livrer une très lourde marchandise à
un commerçant situé au point B. Deux routes s’offrent à lui : la route 10, beaucoup plus longue et
sans dénivellation et la route 20, beaucoup plus courte, mais qui grimpe au sommet d’une
montagne pour ensuite la redescendre. Cependant, compte tenu de la puissance de son moteur, il
sait qu’il pourra la monter, mais qu’il ne pourra pas atteindre la vitesse maximale permise en
grimpant jusqu’au sommet. De plus, il sait que la vitesse de son camion ne peut dépasser 91 km/h.
et que descendre la côte de la route 20 prend 7 minutes. Il vous donne les caractéristiques de son
camion et des routes à prendre.
Caractéristiques du camion:
Puissance efficace maximale
150 kW
Masse (avec chargement)
13 800 kg
Vitesse maximale en toute situation
91,0 km/h
Caractéristiques des routes:
La route 10 (ligne continue):
Longueur : 150 km
La route 20 (ligne pointillée)
Temps requis pour la descente à 91 km /h : 7 minutes
Sommet : 1500 m.
Combien de temps prendra-t-il pour livrer sa marchandise en empruntant la route 20? Est-ce que
la durée de son voyage sera plus courte s’il emprunte la route 10?
150 km
1500 m
Route 10 :
Route 20 :
A
B
Image modifiée de maps.google.com