|
Principe d'Inertie |
|
|
|
|
|
|
DS Exploration extraterrestre (30 min) |
|
Exploration extraterrestre (30
min) :
Des scientifiques, préparant une mission sur une planète ressemblant à la Terre mais dépourvue d’atmosphère, étudient un robot lanceur de projectiles.
La simulation du début du mouvement d’un projectile lancé verticalement vers le haut est représenté ci-dessous. Les positions sont repérées toutes les intervalles de temps τ
= 0,10 s.
1.
Pourquoi, à partir de la simulation, peut-on
affirmer que les scientifiques ont prévu que le projectile ne
sera pas soumis à des forces qui se compensent ? 2.
Pourquoi peut-on affirmer que, sur la
planète, le projectile sera en chute libre lors de son mouvement ? 3.
Enregistrement : a.
Expliquer pourquoi la position M1
est représentée en bas de la simulation. b.
À partir de la simulation, calculer la
valeur de la vitesse du projectile à la position M2. 4.
Recopier le schéma et représenter, aux
positions M2 et M5 , les
vecteurs vitesse du projectile. 5.
Montrer que la variation du vecteur vitesse
entre les positions 1 et 4 est en accord avec un mouvement de
chute libre.
-
Donnée : Valeur de la vitesse du projectile en M5 : v5 = 3,5 m . s–1.
|
|
Exploration extraterrestre :
1.
Bilan des forces :
-
Le projectile n’est pas soumis à des
forces qui se compensent.
-
Le projectile possède une masse
m.
-
Il est en interaction avec la planète
qui possède une mase M.
-
Il subit donc l’interaction
gravitationnelle de la part de la planète.
-
Comme il n’y a pas d’atmosphère, le
projectile n’est pas en interaction avec l’atmosphère de la planète.
-
L’interaction gravitationnelle n’est
pas compensée par une autre force. 2.
Le projectile est en chute libre :
-
Le projectile n’est soumis qu’à
l’interaction gravitationnelle exercée par la planète sur le projectile.
-
Cette force peut être assimilée au
poids du projectile sur la planète.
-
En conséquence le projectile n’est
soumis qu’à son poids : il est en chute libre 3.
Enregistrement : a.
Position M1 en bas de la
simulation :
-
Le projectile est lancé verticalement
vers le haut.
-
Au cours de la première phase, le
projectile monte.
-
La position
M2 se trouve
au-dessus de M1
et ainsi de suite. b.
Valeur de la vitesse du projectile à la
position M2.
-
On calcule la vitesse moyenne pendant
un intervalle de temps très court encadrant l’instant considéré :
-
-
Mesures des distances :
-
Échelle : 0,50 m ↔ 2,30
-
Distance sur le dessin :
-
d (M1M3) ≈ 4,20 cm
-
Distance réelle :
-
-
Valeur de la vitesse
v2.
-
-
Valeur de la vitesse
v3 avec la même méthode :
-
Distance sur le dessin :
-
d (M2M4) ≈ 3,80 cm
-
Distance réelle :
-
-
Valeur de la vitesse
v3.
-
-
Avec la même méthode, on trouve
pour :
-
v4 ≈ 3,7 m / s
et pour v5
≈3,4 m / s
-
Il y a une légère différence pour la
valeur de v5
=3,5 m / s. 4.
Tracé des vecteurs vitesses aux positions
M2 et M5 :
-
Il faut choisir une échelle ;
-
Échelle : 1 cm ↔ 1 m / s.
-
Longueur du représentant de
v2 : ℓ (v2)
≈ 4,6 cm
-
Longueur du représentant de
v5 : ℓ (v5)
≈ 3,5 cm
-
Le vecteur vitesse garde, la même
direction et le même sens, mais sa valeur diminue entre deux instants voisins.
-
En conséquence, le vecteur vitesse du
projectile varie au cours du mouvement.
-
Contraposée du principe d’inertie :
-
Énoncé 1 :
-
Comme dans le cas de la chute libre
d’un solide. |
|
|
