2de_sport_TD : Chutes et principe d`inertie M.Henry

2de_sport_TD : Chutes et principe d'inertie M.Henry
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I.1 Chute d'une bille dans air .
On étudie la chute libre d'une bille d'acier dans l'air à l'aide de la chronophotographie ci-contre .
a) Que signifie t = 33,3 ms sur le document ?
b) Comment évolue la vitesse de la bille au cours du temps ? Justifier à l’aide de la chronophotographie.
c) Faire la liste des forces qui s’exercent sur la bille et les représenter sur un schéma dans le cadre.
d) Que peut-on dire des forces qui s’exercent sur la bille ?
elles se compensent/ elles ne se compensent pas.
e) Que signifie l'expression "en chute libre " ?
I.2. Simulateur de chute libre.
Lien Vidéo
La chronophotographie est le terme qui désigne une technique
photographique qui permet de prendre une succession de
photographies à intervalles réguliers permettant d'étudier le
mouvement en décomposé de l'objet photographié. La bille est
initialement maintenue par un électro-aimant.
Schéma des forces qui s'exercent sur la bille
au cours de la chute :
D'abord créé pour les études en
aérodynamique il est vite venu l'idée de
créer un "courant d'air" vertical afin de
simuler le vent relatif généré par la chute
libre.
La puissance des moteurs permet de
produire un vent vertical de près de 300
km/h de vent.
La chambre de vol mesure 4,30mètres de
diamètre.
Un variateur de puissance, diminue le flux
d'air pour une mise en place tranquille.
Une fois installés à plat ventre sur le grillage
du sol, la puissance augmente jusqu'au
"décollage" et permet de vivre les sensations
d'une chute libre "indoor".

a) Le "parachutiste" est-il mobile ou immobile ( référentiel : chambre de vol) ?
b) Faire la liste des forces qui s’exercent sur le "chuteur" et les représenter sur le schéma ci-dessous :
c) Que peut-on dire des forces qui s’exercent sur lui ? elles se compensent/ elles ne se compensent pas.
d) Que signifie l'expression "en chute libre indoor " ?
I.3 Principe d'inertie
le principe d'inertie affirme que, dans un référentiel galiléen, tout corps qui est soumis à des forces qui
se compensent est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme.
A noter que si un corps est immobile ou animé d'un mouvement uniforme alors il est soumis à des forces
qui ....................................................
A noter que si un corps n'est pas immobile ou animé d'un mouvement rectiligne uniforme ( accéléré ou
ralenti) alors les forces qui s'exercent sur lui ............................................................
II.1. Parachutisme : évolution de la vitesse au cours d'un saut en parachute.
Extrait d’un site web proposant des baptêmes en parachute : « Voici certainement le
moyen le plus simple afin de surprendre vos proches ... Osez, Offrez la chute libre en
parachute biplace ! Laissez-vous tenter par un saut en parachute tandem, pour une véritable
montée d'adrénaline et un pur instant de magie. Dès votre arrivée parmi nous, vous êtes pris
en charge par un de nos professionnels. Après un briefing au sol vous ayant présenté le
matériel, la position ainsi que le déroulement du saut, vous embarquez pour une montée en avion afin de rejoindre
3000 m à 4000 m suivant les autorisations du contrôle aérien... La porte s'ouvre, premier grand frisson... Profitez
pleinement de la chute libre, de ce pur instant de bonheur et de liberté : environ 200 km/h pendant 40 à 50 secondes
inoubliables... 1500 m, le parachute s'ouvre, admirez à présent le paysage lors de la descente sous voile ouverte que
vous pourrez piloter ... »
On dispose des relevés d’altitude pendant le saut d’un parachutiste, réalisés à l’aide d’un altimètre :
a) Calculer la vitesse moyenne v du parachutisme toutes les 5 s (en km/h) et compléter le tableau.
b) Décrire l’évolution de cette vitesse v au cours du temps.
c) Les relevés altimétriques sont-ils cohérents avec la valeur de la vitesse de chute de 200 km/h
mentionnée dans le document ci-dessus ?

d) Repérer deux phases dans le mouvement. Pour chaque phase, indiquer si le mouvement est accéléré,
ralenti ou uniforme.
phase n°1 : entre ..............et ....................... phase n°2 : entre ..............et .......................
e) Quelles sont les forces qui agissent sur le parachutiste dans la première partie du saut ?
f) Dans la première partie du saut, les forces se compensent-elles ?
g) Quelles sont les forces qui agissent sur le parachutiste dans la deuxième partie du saut ?
h) Dans la deuxième partie du saut, les forces se compensent-elles ?
i) Interpréter l’évolution de la vitesse observée à l'aide du principe d'inertie.
II.2. Chute d'une bille dans l' huile.
But : Etudier et caractériser le mouvement de chute d'une bille dans un liquide ( huile).
distance 10 cm 20 cm 30 cm 40 cm
durée ( s)
vitesse
moyenne
a) La trajectoire de la bille est ..............................................................
b) Comment évolue la vitesse de la bille au cours du temps ? ..................................
Le mouvement de la bille est accéléré / uniforme / ralenti ? .............................
c) D'après le principe d'inertie, que peut-on dire des forces qui s’exercent sur la bille ?
elles se compensent/ elles ne se compensent pas.
d) Faire une liste des forces qui s’exercent sur la bille et les représenter dans le cadre.
e) La bille est-elle "en chute libre " ?
f) Correction :
20
30
40
10
0
aimant
graduations
_ lâcher la bille sans vitesse initiale et déclencher le chronomètre.
_ arrêter le chronomètre lorsque la bille a parcourue 10 cm.
_ noter le temps affiché par le chronomètre dans le tableau ci-dessous.
_ repositionner la bille en haut du dispositif .
_ recommencer l'expérience et compléter le tableau :
huile
bille