Absorption de rayonnements par l`atmosphère terrestre

Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement
1.
Comment caractériser un mouvement ?

Qu’est qu’un référentiel Galiléen ?(cf diaporama)
Par définition un référentiel est dit galiléen si le principe d’inertie ( ie 1iere loi de Newton) est
vérifié dans ce référentiel.
Qu’est-ce que le vecteur position ?

Donner la définition d’une trajectoire d’un point mobile.

Ensemble des différentes positions prises par le mobile au cours du mouvement.
uuur
Dans le référentiel d’étude, un point mobile est repéré par son vecteur position OG
Un mouvement est rectiligne si la trajectoire est une droite .
Un mouvement est circulaire si la trajectoire est un cercle .

Qu’est-ce que le vecteur vitesse instantanée ? (activité)
Donner la définition de la vitesse moyenne d’un point mobile.
V=d
totale
/ durée
Analyse de documents
Au cours d’une séance d’essai avant une course de Formule 1, des ingénieurs mesurent la
position de leur voiture à différents instants.
Pour cela, ils équipent le bolide d’un appareil de positionnement GPS qui permet de
connaître à des instants précis les coordonnées de la voiture. Ils obtiennent les documents
suivants :

Les documents 2 représentent les positions d'un point M du véhicule, toutes les 0.1 s .
L'origine des dates est prise au passage par le point numéro 1, d'où t1 = 0 s.

Le document 1 indique l'enregistrement du compteur de vitesse de la voiture.
Travail
A l’aide des documents 1 et 2 mis à votre disposition, remplir le tableau ci-après.
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement
Vmoy entre
ti-4 et ti+4
t (s)
Autour du
point A
(i = 6)
Autour du
point B
(i = 16)
Autour du
point C
(i = 26)
l (m)
-1
0,6
0,4
37,8
27
18
47,2
45
45
46,5
58,1
Vmoy (m.s )
l (m)
30
-1
Vmoy entre
ti-2 et ti+2
0,8
Vmoy (m.s )
l (m)
-1
Vmoy entre
ti-3 et ti+3
35
34,2
57
22,5
37,5
22,8
57
15,3
38,2
Vmoy entre
ti-1 et ti+1
0,2
Indication
du
compteur
8,9
45
VA = 45
10.2
51
VB =50
7,8
39
VC =40
Vmoy (m.s )
Faire remarquer le nbr de chiffres significatifs necessaires
Doc 1
On note A, B et C, les positions de M aux instants t6, t16 et t26 .
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement
Position des points 1 à 11
Echelle: 1/300e et  = 0,1s
Doc 2 a
11
A
1


Interprétation et application
Donner la définition de la vitesse instantanée.
Position des points 11 à 21
Echelle:1/300e et  = 0,1s
Doc 2 b
11

Indiquer l'appareil qui mesure une vitesse instantanée.

Déterminer à l'aide du seul document 3 la vitesse instantanée au point D (point n°22).
Justifier et vérifier la réponse. B
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement
Doc 2c
C
31
21
Position des points 21 à 31
Echelle:1/300 et  = 0,1s


Interprétation et application
Donner la définition de la vitesse instantanée.
V(ti) =

Indiquer l'appareil qui mesure une vitesse instantanée.

Déterminer à l'aide du seul document 2c la vitesse instantanée au point D (point n°24).
Justifier et vérifier la réponse.
V22 = 42 m.s-1
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement

Construction du vecteur vitesse instantanée.
Extrait d’un cours de maths sur la dérivée d’un vecteur
Définition
On appelle dérivée du vecteur
en t=to, le vecteur :
par rapport à la variable t,
Interprétation géométrique :
la dérivée de

est un vecteur dirigé selon la tangente en M à la courbe
Méthode de construction du vecteur vitesse instantanée en un point (ostralonet.com)
Le vecteur vitesse instantanée a les caractéristiques suivantes :
Point origine : … ……………………………………………………..
La direction : ……………………………………………………………
Le sens : ……………………………………………………………………..
La valeur :
………………………………………………………………………… En m.s-1
représentation proportionnelle à la valeur de la vitesse instantanée (pour cela, utiliser une échelle adaptée).
Construction
Sur les différents documents 2, tracer les 3 vecteurs vitesse instantanée au point n° 6, 16 et 26.
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement

Qu’est-ce que le vecteur accélération ?
Une variation de vecteur vitesse (direction et/ou valeur) dans le temps entraîne l’existence
d’un vecteur accélération.
En s’aidant de la définition du vecteur vitesse, donner les caractéristiques du vecteur
accélération.
Le vecteur accélération a les caractéristiques suivantes :
Point origine : ………………………………………………………..
La direction : ……………………………………………………………
Le sens : ……………………………………………………………………..
La valeur :
…………………………………………………………………………En m.s-2

Sur le document 2c, comment tracer le vecteur accélération du point (i=25) ?
Méthode :
A l’aide du logiciel CDmovie, visualiser et tracer les vecteurs vitesse et accélération des
mouvement :
« chute d’une balle de ping-pong » ; « pendule simple » ; « tourne disque 33’ »
Conclusion : Le mouvement d’une chute d’une balle de ping-pong est …………………..
Le mouvement d’un pendule est …………………………………………………………………
Le mouvement d’un point d’un disque est ……………………………………………………………………………………………..
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement
2. La quantité de mouvement
Ariane 5 : lanceur européen 50 m de haut ;
750 tonnes au décollage.
Comment expliquer l’ascension de la fusée ?

Activité préliminaire
Deux amoureux ont décidé de faire une promenade en bateau.
Ils ont emmené un panier rempli de friandises,
un autre rempli de boissons….
A peine éloignés du rivage, ils décident de faire une pause.
Les yeux dans les yeux, ils ne s’aperçoivent pas que leurs rames
sont tombées à l’eau et ont coulé…..
Comment regagner le rivage
alors qu’il n’y a pas de vent ni de courant et sans se mouiller ?
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement

TP :Etude de la quantité de mouvement d’un système isolé ( ou pseudo-isolé)
Vous disposez d’une vidéo montrant des mouvements de chariots sur un banc à coussin d’air et
d’un logiciel de pointage Géneris permettant de repérer un point image par image.
La masse du chariot 1 est m1 = 85 g ; la masse du chariot 2 est m2 = 91 g.
Les frottements sont négligeables.
o
Quelles sont les forces qui s’appliquent sur le système {chariot 1 + chariot 2} ? que peuton dire de la somme de ces forces ? Dans ce cas on dit que le système est pseudo-isolé.
On cherche à calculer la quantité de mouvement p du système {chariot 1 + chariot 2}.
o
Proposer un protocole permettant de répondre à la problématique
o
Réaliser le protocole proposé.
Conclure :
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement

Application à l’étude de la propulsion de la fusée
En s’aidant de ce qui précède, expliquer l’ascension d’une fusée.
De quel(s) paramètre(s) la vitesse de propulsion de la fusée peut-elle dépendre ?
Prévoir l’effet de la modification de ces paramètres sur la valeur de cette vitesse.

On considère le système isolé S, constitué de la fusée et des gaz, de masse m 0 dans un
repère galiléen.
1.
Que vaut la quantité de mouvement de ce système à t = 0s (moment du décollage de la
fusée) ?
2. Que peut-on dire du vecteur quantité de mouvement pour un système isolé ?
3. Que vaut la quantité de mouvement de ce système à t ( la fusée a décollé) ?
4. Donner alors l’expression la vitesse de la fusée.
5. Cela est-il en accord avec vos prévisions ?
Conclusion :
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Chap5 : Mouvement et quantité de mouvement

application : 1. Recul des armes à feu
Un canon de masse mA = 500 kg, initialement au repos, lance un obus
de masse mB = 5,0 kg avec une vitesse v’B = 500 m/s. Quelle est la
vitesse v’A du canon (direction, sens et valeur) après le départ de
l’obus ? On néglige le poids de l’obus par rapport à son inertie juste
après l’explosion et tous les frottements.



O
500
m/s
Syst : { ……………………….... }
Ref : ……………
Bilan des forces exterieures : …………………..…
le système est donc ……………………………………..……

Loi de conservation

Projection sur l’axe (O,x) : …………………………………………

donc v’A = …………………………………………………….
C’est ce qu’on appelle le « recul du canon ».
Il ne faut donc pas rester derrière un canon quand il tire sinon, voici ce qui risque de vous arriver
http://www.youtube.com/watch?v=aMTSaeo85TE

application : 2. visionnage d’un extrait du film français « Martyrs »
Compétences exigibles



Choisir un référentiel d’étude.
Définir et reconnaître des mouvements (rectiligne uniforme, rectiligne uniformément
varié, circulaire uniforme, circulaire non uniforme) et donner dans chaque cas les
caractéristiques du vecteur accélération.
Définir la quantité de mouvement d’un point matériel.
TS- Mme GARCIA
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