AP12 corrigée - cours

AP Fiche 12 : Description du mouvement : référentiel, trajectoire, vitesse
Exercice 1 :
Choisir la/les bonne réponse(s) :
Enoncé
A
B
C
1
Dans quelle(s)
situation(s) une
caméra est-elle un
référentiel terrestre ?
La caméra
posée sur le sol
filme un match
de handball
La caméra fixée sur
Une moto en
mouvement suit une
course de vélo
2
Pour suivre une course
d’aviron le long du canal,
un supporter se déplace
à vélo le long de la berge
et observe son bateau
favori
Lors d’une course
d’aviron le long d’un
canal, un supporter filme
son bateau favori afin
d’en étudier les
performances
Lors d’un 100m en
athlétisme le
mouvement du coureur
dans un référentiel
terrestre est :
Le référentiel du Le référentiel du
supporter est lié supporter est un
au vélo
référentiel terrestre
La caméra fixée sur
le front d’un
parachutiste lors
d’un
saut filme les autres
parachutistes
Le référentiel du
supporter est lié au
bateau.
3
4
Le système
étudié est le
canal.
Le système étudié
est le supporter.
Le système étudié
est le bateau.
Rectiligne
uniforme.
Rectiligne mais pas
uniforme.
Uniforme mais pas
rectiligne.
Exercice 2 : Référentiel
Lors d’une descente en bobsleigh à quatre, le départ est capital. Les
quatre athlètes poussent le bobsleigh lors du démarrage. L’homme de
tête, le pilote, monte à l’avant, suivi des trois autres.
Tous les mouvements seront étudiés à partir du moment où a été prise
la photographie ci-dessous.
Dans quel référentiel peut-on dire que :
1)- Le pilote est immobile ?
2)- Le pilote avance ?
3)- Le pilote se déplace vers la gauche ?
Exercice 3 :
Répons
e
Associer à chaque définition ci-dessous un mot choisi dans la liste suivante : trajectoire, mouvement, uniforme,
rectiligne, curviligne, circulaire, accéléré, ralenti.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la vitesse augmente.
Se dit du mouvement d’un point d’un objet évoluant dans un plan à distance constante d’un point fixe.
Courbe décrite par un point d’un objet en mouvement.
Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la
vitesse diminue.
Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la
trajectoire est une droite.
Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la
vitesse reste constante.
Déplacement, changement de position d’un point
d’un objet dans l’espace.
Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la
trajectoire est courbe.
Décrire le mouvement des trajectoires ci-contre :
Exercice 4 : Exploiter un enregistrement :
Une bille a été photographiée huit fois à intervalles de
temps consécutifs égaux et les images ont été superposées.
1. Quel nom donne-t-on à cette technique d’étude du
mouvement ?
2. Numéroter de gauche à droite les positions
consécutives occupées par la bille. Le mouvement peut
être
décomposé en deux phases. Indiquer les positions
correspondant à chacune de ces phases.
3. Pour chaque phase :
a) Caractériser la nature de la trajectoire du centre de la bille ;
b) Comparer les distances parcourues pendant des intervalles de temps égaux et en déduire
l’évolution de la vitesse.
Exercice 5 : durée, vitesse, distance
1) Convertir en heure, minute et seconde les durées suivantes :
a- 1,34h
b- 23,25 min
c- 2,90h
d- 46,80min
2) Rappeler la relation liant, la vitesse, la durée et la distance parcourue. Préciser les unités.
3) Une étapes du Tour de France cycliste, longue de 224 km, a été remportée en 6h 11min et 31s
Calculer la vitesse sur l’étape en mètre par seconde puis en kilomètre par heure.
4) Lors d’un tir en hockey sur glace, le palet parcourt les 15 derniers mètres avec une vitesse de 140 km.h-1.
Calculer la durée qu’il met pour parcourir cette distance.
AP Fiche 12 (suite) : Description du mouvement : référentiel, trajectoire, vitesse
Exercice 6 :
Le curling consiste à lancer une pierre sur une piste glacée de 42 m afin de l’amener au centre d’une cible. Les positions
successives de la pierre au cours de son mouvement ont été enregistrées toutes les 300 ms
a- Définir le référentiel et le système étudié.
b- Décrire le mouvement du système.
c- Calculer la vitesse moyenne du système.
Exercice 7 : « La Streif »
La plus célèbre des descentes de la Coupe du monde de ski « la Streif » se situe à Kitzbuhel en Autriche. La longueur de
cette piste est de 3312 m. Le temps record de 1 minute 51 secondes et 58 centièmes est détenu par l’Autrichier Fritz
Strobl depuis 1997. En janvier 2010, le Suisse Didier Cuche remporte la course en 1 minute 53 secondes et 74 centièmes.
1. Calculer la vitesse de ces deux skieurs sur la descente.
2. Donner ces valeurs en kilomètre par heure.
3. Quelle distance sépare ces deux champions à l’arrivée du plus rapide ?
Exercice 8 : Saut en longueur
La photo ci-contre permet à cet athlète d’affiner sa
technique de saut en longueur. Elle a été réalisée
avec un appareil prenant 12 images par seconde.
On considère que la vitesse v acquise pendant la
course d’élan reste constante alors que l’athlète
parcourt en l’air une distance D = 7,0 mètres.
1.
2.
3.
4.
Nommer ce type de photo
Indiquer le référentiel dans lequel la photo a été réalisée.
On assimile la tête de l’athlète à un point. Indiquer l’allure de sa trajectoire.
a- Calculer la durée Δt séparant deux positions successives. Exprimer le résultat avec une précision de l’ordre de
la milliseconde.
b- En déduire la durée totale du saut Δt’
c- Calculer la vitesse moyenne en mètre par seconde puis en kilomètre par heure.
Correction AP12 : Description du mouvement : référentiel, trajectoire, vitesse
Exercice 1 : 1–A ; 2–A ; 3–C ; 4–B
Exercice 2 :
1) Le pilote est immobile dans le référentiel lié au bobsleigh.
2) Le pilote avance dans un repère terrestre.
3) Le pilote se déplace vers la gauche par rapport à un spectateur situé à droite de la photo.
Exercice 3 :
1) accéléré ; 2– circulaire ; 3– trajectoire ; 4– ralenti ; 5– rectiligne ; 6– uniforme ; 7– Mouvement ; 8– curviligne
9–
A : Trajectoire curviligne accéléré (si de haut en bas); B : Trajectoire circulaire uniforme ;
C : Trajectoire rectiligne uniforme ; D : Trajectoire rectiligne accéléré (si de haute en bas)
Exercice 4 :
8
1) La technique est la chronophotographie.
2) Les 2 phases sont de 1 à 5 et de 5 à 8.
5
1
3.a) 1ere phase (de 1 à 5) : trajectoire rectiligne uniforme
2ème phase (de 5 à 8) : trajectoire curviligne ralenti
Exercice 5 :
1a) 1,34 h = 1 h + 0,34 h = 1 h 0,34x60 min = 1 h 20,4 min = 1 h 20 min + 0,4 min = 1 h 20 min 0,4x60 s = 1 h 20 min 24 s
1b) 23,25 min = 23 min + 0,25 min = 23 min 0,25x60 s = 23 min 15 s
1c) 2,90 h = 2 h + 0,90 h = 2 h + 0,90 x60 min = 2 h 54 min
1d) 46,80 min = 46 min + 0,80 min = 46 min 0,80x60 s = 46 min 48 s
2) v =
avec d en m ; t en s et v en m.s–1
3) v =
10,0 m.s–1 = 10,0x3,6 km.h–1 = 36,0 km.h–1
Aide : 1 h = 60 x 60 s = 3600 s ;
4) v =
donc t = =
–1
1 min = 60 s ;
–3
–1
–3
–1
1 m.s = 1.10 km.s = 1.10 x 3600 km.h = 3,6 km.h
car v = 140 km.h–1 =
= 38,9 m.s–1
Exercice 6 :
a) Le système étudié est la pierre et le référentiel est un référentiel terrestre.
b) Le mouvement est rectiligne uniforme (vitesse constante) car la distance entre les points est constante.
c) On mesure la distance entre le 1er et le 7ème point (le dernier) :
d mesure 7,0 cm donc d = 7,0 x 50 = 3,5.102 cm = 3,5 m
Entre le 1er point et le 7ème point, il s’est écoulé 300 x 6 = 1,80.103 ms = 1,80 s Ainsi v =
Exercice 7 :
1) Fritz Strobl : v =
Didier Cuche : v =
Fritz Strobl : v =29,68 m.s–1 = 29,68 x 3,6 = 106,8 km.h–1
Didier Cuche : v =29,12 m.s–1 = 29,12 x 3,6 = 104,8 km.h–1
3) Au moment où Strobl passe la ligne, Didier Cuche a parcouru une distance
d = vCuche.tStrobl = 29,12 x (1x60 + 51 +0,58) = 3249 m . Didier Cuche est donc à 3312 – 3249 = 63 m
2)
Exercice 8 :
1) Il s’agit de chronophotographie.
2) Le référentiel est le référentiel terrestre.
3) La trajectoire est une trajectoire curviligne (parabolique pour être plus précis).
4a) 12 images par seconde donc les images sont séparées par
= 83 ms
4b) Il y a 10 images donc 9 intervalles de 83 ms t’ = 9 x 83 ms = 7,5.10 ms = 7,5.102.10–3 s =7,5.10–1 s = 0,75 s
2
4c) v =
= 9,3 m.s–1
–1