Exercice 1 :
publicité
Devoir Surveillé (L’énoncé doit être obligatoirement rendu avec la copie !!) Exercice n°1 : Passage de témoin (16,5 points - 40 minutes) C A R Co /1 Lors d'un relai en athlétisme, un bon passage de témoin consiste à ce que le porteur du témoin (A) ait dans la zone de transmission, une vitesse v constante. Le schéma de droite, représente à des intervalles de temps τ = 40 ms égaux, les positions des bustes du premier relayeur A (enregistrement de gauche) et celles du deuxième relayeur B (enregistrement de droite). La durée entre deux positions successives vaut : τ = 40ms. Echelle : 1/40ème : 1 cm sur l'enregistrement 40 cm en réalité 1. Dans le référentiel terrestre, décrire le mouvement du buste : a. du premier relayeur A, b. du deuxième relayeur B. Justifier dans chaque cas les termes employés à partir de l'enregistrement. 2. La valeur de la vitesse du premier relayeur à l'entrée de la zone de transmission est de 9,7 m.s–1. a. Calculer, en m.s–1, la vitesse moyenne du deuxième relayeur (à droite) entre les positions B1 et B8. (relations littérales + unités + calculs) b. Calculer la vitesse instantanée v6 du deuxième relayeur (à droite) pour la position B6 en m.s–1. (relations littérales + calculs) 3. Sachant que le relayeur a une masse de 80 kg, déterminer la valeur de son poids P. a. Relation littérale (avec unités) b. Calcul /2 /1 /1 /1 /1 /1 /1 /0,5 Donnée : intensité de la pesanteur sur Terre : g = 10 N.kg-1 4. Indiquer les quatre caractéristiques de cette force puis représentez la sur un schéma (sur votre copie) en prenant pour échelle 1 cm 20 N (Newton) (en cas d’échec à la question précédente, considérer une autre valeur du poids : P = 400 N) /2 /1 5. En utilisant un diagramme objets-interactions (comportant des légendes), déterminer une /1,5 autre force que le poids qui s’applique verticalement sur le relayeur. Ces forces verticales se compensent elles ? /0,5 Le relayeur est aussi soumis à des forces de frottements (sol, air ..) et à une force motrice. 6. Peut on considérer que les forces appliquées se compensent ? (utilisez un certain principe … .) a. Pour le 1er relayeur A. b. Pour le 2ème relayeur B. /1 /1 Correction du DST Exercice n°1 1a. Le premier relayeur parcourt des distances égales pendant des intervalles de temps successifs et égaux, le mouvement est donc uniforme. L’ensemble des positions étant alignés, la trajectoire est rectiligne. Le mouvement du premier relayeur est donc rectiligne et uniforme. 1b. Le deuxième relayeur parcourt des distances de plus en plus grandes pendant des intervalles de temps successifs et égaux, le mouvement est donc accéléré. Son mouvement est donc rectiligne et accéléré. 2a. D’après la relation : v B1B8 3,9 40.102 5,6 m.s-1 avec v en m.s-1 ; B1B8 en m et τ en secondes 3 7 7 40.10 En effet, B1B8 = 3,9 cm sur le schéma et représente 3,9 x 40 = 1,6.102 cm = 1,6 m en réalité. 2b. La vitesse instantanée en position 6 s’exprime par : vB 6 3. D’après la relation : P = m.g = 80x10 = 80.102 N G6G8 1, 4 40.102 7,0 m.s-1 2 2 40.103 (P en Newton ; m en kg et g en N.kg-1) 4. Les caractéristiques de cette force sont : Point d’application : centre de gravité G Direction : verticale Sens : vers le bas Intensité : P = 800 N Sol Relayeur 5. Action de contact Action à distance En dehors du poids, il faut considérer la réaction au sol : force créée par le sol sur le relayeur F Sol /Re layeur R 6. Les forces appliquées ne se compensent pas pour le relayeur n°2 puisque le mouvement de la pierre n’est ni au repos ni en mouvement rectiligne et uniforme. Par contre le mouvement du relayeur n°1 étant rectiligne et uniforme, d’après le principe d’inertie les forces appliquées se compensent.
