MESURE DU DIAMETRE D`UN CHEVEU PAR DIFFRACTION DE

TP PHYSIQUE CHAPITRE 7
ETUDE DE LA CHUTE D’UN PARACHUTISTE
OBJECTIFS :  Faire le lien entre force et mouvement
 Tracer des vecteurs forces
MATERIEL PROF :
 Règles
PRINCIPE
Un parachutiste de masse m = 80,0 kg saute d’un avion à l’instant t=0s.
La chronophotographie de sa chute est donnée ci-contre :
L’échelle de la chronophotographie est : 1/1000.
Les positions sont relevées toutes les 1,00s.
-1
Donnée : g=10 N.kg .
I. FORCES APPLIQUEES SUR LE PARACHUTISTE PENDANT SONT MOUVEMENT
a) Dans quel référentiel est étudié le mouvement du parachutiste ?
b) Quelles sont les forces appliquées sur le parachutiste pendant son mouvement ?
c) Calculer le poids de ce parachutiste.
d) Représenter en rouge le poids sur les images 2, 6 et 11 avec l’échelle suivante : 1cm  400 N.
Expliquer.
II. PREMIERE PARTIE DU MOUVEMENT : IMAGE 1 A 4
-1
a) Calculer la vitesse v12 entre les images 1 et 2 puis v34 entre les images 3 et 4. Exprimer les en m.s et
détailler vos calculs.
b) Quel est donc le type de mouvement dans cet intervalle? Justifier
c) Que peut-on dire de ces forces ? Justifier.
d) Ecrire une relation vectorielle entre ces forces.
e) Pour calculer la force de frottement exercé sur le parachutiste pour l’image 2, on utilise la relation
2
suivante : Ffrottement2 = 1,28× v12 . Calculer cette force de frottement pour la position 2.
f) Représenter en vert cette force de frottement sur l’image 2 avec l’échelle suivante : 1cm  400 N. Le
point d’application de cette force sera pris au centre de gravité.
g) Vérifier géométriquement la relation vectorielle de la question d.
III. DEUXIEME PARTIE DU MOUVEMENT : IMAGE 5 A 9
-1
a) Calculer la vitesse v56 entre les images 5 et 6 puis v78 entre les images 7 et 8. Exprimer les en m.s et
détailler vos calculs.
b) Quel est donc le type de mouvement dans cet intervalle? Justifier
c) Que peut-on dire de ces forces ? Justifier.
d) Ecrire une relation vectorielle entre ces forces.
e) Pour calculer la force de frottement exercé sur le parachutiste pour l’image 6, on utilise la relation
2
suivante : Ffrottement6 = 1,28× v56 . Calculer cette force de frottement pour la position 6.
f) Représenter en vert cette force de frottement sur l’image 6 avec l’échelle suivante : 1cm  400 N. Le
point d’application de cette force sera pris au centre de gravité.
g) Vérifier géométriquement la relation vectorielle de la question d.
IV. TROISIEME PARTIE DU MOUVEMENT : IMAGE 10 A 11
Dans cette partie, le parachutiste ouvre son parachute.
-1
a) Calculer la vitesse v1011 entre les images 10 et 11. Exprimer la en m.s et détailler vos calculs.
b) Quel est donc le type de mouvement dans cet intervalle? Justifier
c) Que peut-on dire de ces forces ? Justifier.
d) Ecrire une relation vectorielle entre ces forces.
e) Pour calculer la force de frottement exercé sur le parachutiste pour l’image 11, on utilise la relation
2
suivante : Ffrottement11 = 2,13× v1011 . Expliquer pourquoi la constante multiplicative n’a plus la même valeur
que dans les parties précédentes.
f) Calculer cette force de frottement pour la position 11.
g) Représenter en vert cette force de frottement sur l’image 11 avec l’échelle suivante : 1cm  400 N. Le
point d’application de cette force sera pris au centre de gravité.
h) Vérifier géométriquement la relation vectorielle de la question d.
TP PHYSIQUE CHAPITRE 7
CORRECTION : ETUDE DE LA CHUTE D’UN PARACHUTISTE
I. FORCES APPLIQUEES SUR LE PARACHUTISTE PENDANT SONT MOUVEMENT
a) Le référentiel d’étude est le référentiel terrestre.
b) Les forces appliquées sur le parachutiste pendant son mouvement sont le poids ⃗ et les frottements de
l’air ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
c) m=80,0kg
g=10N/kg
2
P = m×g = 80,0×10 = 800 N = 8,0.10 N
d) 1cm  400 N donc P mesure 800/400=2,0cm
Ffrottement
+G
P
II. PREMIERE PARTIE DU MOUVEMENT : IMAGE 1 A 4
a)
Entre les positions 1 et 2 :
d12réel= d12dessin×1000= 1,4×1000 = 1400cm=14 m
t=1,00s
-1
v12= d12réel/t = 14/1,00=14m.s
Entre les positions 3 et 4 :
d34réel= d34dessin×1000= 2,1×1000 = 2100cm=21 m
t=1,00s
-1
v34= d34réel/t = 21/1,00=21m.s
b) Le mouvement dans cet intervalle est rectiligne accéléré car v34>v12.
c) D’après le principe d’inertie, les forces ne se compensent pas.
d) ⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ≠ ⃗
2
2
2
e) Ffrottement2 = 1,28×v12 = 1,28×14 = 2,5.10 N
2
f) 1cm  400 N donc Ffrottement mesure 2,5.10 /400=0,63cm
g)
⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =
+
=
≠⃗
Ffrottement
+G
III. DEUXIEME PARTIE DU MOUVEMENT : IMAGE 5 A 9
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
P
Entre les positions 5 et 6 :
d56réel= d56dessin×1000= 2,5×1000 = 2500cm=25 m
t=1,00s
-1
v56= d56réel/t = 25/1,00=25m.s
Entre les positions 7 et 8 :
d78réel= d78dessin×1000= 2,5×1000 = 2500cm=25 m
t=1,00s
-1
v78= d78réel/t = 25/1,00=25m.s
Le mouvement dans cet intervalle est rectiligne uniforme car v56=v78.
D’après le principe d’inertie, les forces se compensent.
⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = ⃗
2
2
2
Ffrottement6 = 1,28×v56 = 1,28×25 = 8,0.10 N
2
1cm  400 N donc Ffrottement mesure 8,0.10 /400=2,0cm
⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =
+
=⃗
IV. TROISIEME PARTIE DU MOUVEMENT : IMAGE 10 A 11
Dans cette partie, le parachutiste ouvre son parachute.
a) Entre les positions 10 et 11 :
d1011réel= d1011dessin×1000= 2,2×1000 = 2200cm=22 m
t=1,00s
-1
v1011= d1011réel/t = 22/1,00=22m.s
b) Le mouvement dans cet intervalle est rectiligne ralenti car la vitesse diminue.
c) D’après le principe d’inertie, les forces ne se compensent pas.
d) ⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ≠ ⃗
e) La constante multiplicative augmente car elle dépend de la nature de ce qui frotte et ici on ouvre le
parachute en plus qui va donc augmenter les frottements.
2
2
3
f) Ffrottement11 = 2,13×v1011 =2,13×22 = 1,0.10 N
3
g) 1cm  400 N donc Ffrottement mesure 1,0.10 /400=2,5cm
h)
⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =
+
=
≠⃗
Ffrottement
+G
P