word - Physique

Thème 2 : Transport Chapitre 1
Activité – Principe fondamental de la dynamique
I – Mouvement d’un traîneau
Un traîneau de masse m = 150 kg est tiré par des chiens. Les chiens courent en ligne droite. L’attelage des chiens exerce sur le traîneau une
force horizontale
F
dont l’intensité F = 500 N. Les frottements du sol sur le traîneau ne sont pas négligés. En revanche, on néglige la force de
frottement exercée par l'air sur le traîneau, d'intensité très petite devant celle des autres forces.
9,8g 
N.kg-1
1. Faire l’inventaire des forces exercées sur le traîneau puis les représenter sans souci d’échelle sur le schéma.
2. On étudie le mouvement du traîneau dans le référentiel terrestre supposé galiléen. L’accélération du traîneau dans ce référentiel est
notée
a
. Écrire le principe fondamental de la dynamique appliqué au traîneau.
3. Suivant quelle direction est orientée l’accélération ?
4. Que peut-on en déduire sur la composante normale de la réaction du sol (force exercée par le sol sur le traîneau) ? Justifier la réponse
5. À quelle condition sur les forces appliquées sur le traîneau, le traîneau aura-t-il un mouvement rectiligne uniforme ? Un mouvement
rectiligne accéléré ? Justifier à chaque fois la réponse.
6. On se place dans le cas où le mouvement est rectiligne accéléré. Refaire un schéma en représentant les forces appliquées sur le traîneau.
Prendre comme échelle de représentation 1,0 cm  500 N.
Remarque : pour la composante tangentielle de la réaction du sol dont on ne connaît pas exactement la norme, choisir une longueur
arbitraire, mais cohérente avec la réponse à la question 5.
II – Chutes libres
On lâche une balle de masse m = 50 g sans vitesse initiale du haut d’une falaise faisant 52 m de haut. On étudie son mouvement dans le référentiel
terrestre supposé galiléen.
9,8g 
N.kg-1
1. Faire l’inventaire des forces appliquées sur la balle au cours de sa chute.
2. On néglige dans un premier temps les frottements appliqués sur la balle et on suppose qu’il n’y a pas de vent. Donner les caractéristiques
de l’accélération de la balle.
3. En s’appuyant sur la réponse à la question 2, expliquer pourquoi on appelle parfois l’intensité du champ de pesanteur g, « l’accélération
de la pesanteur ».
4. Indiquer quelle est la nature du mouvement.
5. Calculer la distance parcourue par la balle au bout de 2,0 s de chute libre.
6. Comment pourrait-on tester expérimentalement que l’hypothèse selon laquelle les frottements fluides sont négligeables est vérifiée ?
On s’intéresse à présent la chute d’un parachutiste. Le parachutiste muni de son équipement pèse 85 kg.
7. Faire l’inventaire des forces qui s’exercent sur le système S (parachutiste + parachute).
8. Comment est reliée l'accélération du système S aux forces appliquées sur ce système ?
9. Lors d’un saut en parachute, il y a 4 phases :
a. Dans la première, le parachutiste accélère, parachute fermé ;
b. Dans la seconde, le parachutiste a une vitesse constante, parachute fermé ;
c. Dans la troisième, le parachutiste ouvre son parachute et il décélère ;
d. Dans la quatrième, le parachutiste chute avec une vitesse constante.
Donner toutes les caractéristiques de la résultante des forces de frottement fluide exercée sur le système S, hormis le point d’application,
dans la deuxième phase du saut. Justifier soigneusement la réponse.
10. Rappeler les 3 paramètres dont dépend l’intensité de la force de frottement fluide.
11. Indiquer comment varie l’intensité de la force de frottement fluide appliquée au système S au cours des différentes phases de la chute et
expliquer à chaque fois l’origine de ces variations.
Faire les exercices 13 et 14 p 144 - 145