Exercices sur le chapitre 8 – Mouvements dans le sport 1. ⃗P est un

Exercices sur le chapitre 8 – Mouvements dans le sport
P est un vecteur qui représente l'action exercée
1. ⃗
par la Terre sur le skieur. On l'appelle le poids
⃗ est un autre vecteur qui représente l'action
2. F
exercée par la perche sur le skieur.
3. Ce skieur a un mouvement rectiligne et uniforme,
donc les actions qu'il subit se compensent.
Et les vecteurs doivent avoir une somme vectorielle
⃗ et ⃗
P
nulle. Ce n'est pas possible avec F
seulement.
Il existe une troisième action, représentée par un
R .
vecteur ⃗
R ? Il faut trouver
Comment dessiner ⃗
graphiquement le vecteur manquant.
2. L'effet de l'action exercée la tête sur la balle est
double :
changement quasi instantané de trajectoire
brusque augmentation de la vitesse du ballon
Représenter la force modélisant la principale action
subie par ce ballon de basket.
Un ballon attaché par un élastique permet de simuler
un saut à l'élastique.
1. Tracer le diagramme des interactions dans chacune
des deux phases du mouvement.
2. Quel est l'effet des forces correspondantes sur le
mouvement ?
Les bateaux de la Coupe de l'America peuvent atteindre des
vitesses de valeur supérieure à 40 nœuds. Sur l'image cicontre, les points représentent les différentes positions du
bateau Oracle repérées toutes les 0,40s dans un référentiel
terrestre. Le segment noir mesure 10m.
1.
longueur du segment sur la feuille : 7,2cm
distance du segment AB sur le feuille : 12,5cm,
soit 12,5/7,2 fois plus.
En réalité, AB mesure 12,5/7,2 fois plus que 10m
12,5
AB=
×10 m=17,3 m
7,2
info : 1 nœud = 1,852 km/h
2.
Entre le passage au point A et le passage au point B , il s'écoule 4 intervalles de temps de 0,40s chacun, soit
1,60s.
3.
dans le référentiel terreste, distance parcourue : 17,3m pendant 1,60s
d 17,3
−1
v= =
=10,8 m.s
Δ t 1,60
m 1km 1h 1noeud
×
× ×
s 1km 1h 1noeud
m
1km
3600s
1noeud
v=10,8 ×
×
×
s 1000m
1h
1,852 km.h−1
3600
v=10,8×
noeuds=20,99 noeuds≈21 noeuds Non, le bateau, n'a pas atteint les 40 nœuds.
1000×1,852
4.
v=10,8 m.s−1=10,8
5.
Entre les points A et B le mouvement du bateau est rectiligne et uniforme.
6.
Oui, d'après le principe de l'inertie, quand le mouvement est rectiligne et uniforme les forces subies se
compensent.
7.
1. C'est une course avec un départ arrété, donc la vitesse n'est évidemment pas constante tout au long de la
course.
2. Usain Bolt : durée de la course 9,58s
Lipincott durée : 10,6s
10,6 – 9,58 = 1,02
Lipincott serait arrivé 1,02s après Bolt
d
100
−1
=9,43 m.s
3. Lipincott a parcouru 100m en 10,6s, sa vitesse était donc v= =
Δ t 10,6
d =v×t=9,43×1,02=9,62 m
Pendant les derniers 1,02s de sa course, il parcourt la distance 9,62 m pour finir sa course.
4. La course de Owens en 1936 est chronométrée au dixième de seconde, celle de Lewis au centième de
seconde.
5. Lewis, Green, Burrel ont des records séparés de moins d'un dixième, 4 ou 5 centièmes de seconde, il
était donc impératif de mesuré plus précisément pour séparer les coureurs.
6. Entre le record de 1912 et celui de 1921, il n'y a que 2 dixièmes de secondes d'écart. Le chronomètre
présenté n'est gradué qu'à la seconde près, il était déjà dépassé en 1912.
Une balle de golf est en chute libre, c'est à dire uniquement soumise à l'action de la Terre.
1. On assimile cette force au poids de la balle.
2. La balle a une masse m=4,60x10-2kg. Quelles sont les caractéristiques de cette force ?
Le poids est une force verticale, dirigée vers le bas (ou vers le centre de la Terre.
Sa valeur est P = m g
Soit ici, P = 4,60.10-2 x 9,81 = 0,45 N
3. On modélise la balle par son centre, représenter les forces exercées par la balle sur la terre sans soucis
d'échelle.
On étudie le mouvement sur une tyrolienne pendant un parcours d'accrobranche. Dans un référentiel terrestre,
cette personne démarre sans vitesse initiale du haut d'un arbre.
1. Tant que le mouvement d'un corps est rectiligne et
uniforme, les actions exercées sur ce corps se
compensent.
2. La vitesse de la personne est nulle au départ de la
tyrolienne et à l'arrivée, et non-nulle entre les deux,
ce mouvement n'est pas uniforme.
3. Les actions subies par cette personne ne se
compensent donc pas.
Curling :
1. L'étude de ce mouvement est réalisée dans le
référentiel terrestre.
2. Lorsque le lanceur pousse la pierre du curling,
la vitesse de la pierre augmente.
D’après le principe de l’inertie, les actions ne
se compensent pas, ce qui apparaît sur le
schéma. La force de poussée, horizontale,
représentée en bleu ne peut pas être compensée
par le poids et la réaction qui sont verticales.
3. Une fois la pierre lancée, elle n'est plus en
contact avec le lanceur, un interaction
disparaît, celle qui est représentée par le
vecteur bleu. D'après le principe de l'inertie, si
on néglige les frottement sur la glace, le
mouvement devient rectiligne et uniforme
(sur quelques mètres, mais pas sur l'ensemble
du lancer puisque la pierre s'arrête)
4. Le poids a une valeur P = mg.
Dans le cas de la pierre de masse 19,96kg
P = 19,96 x 9,81 = 196 N.
Puisque P et R se compensent,
R a aussi pour valeur 196N.
Balles de Tennis
1. Le poids de chaque balle est P = mg
soit P = 5,8.10-2 x 9,8 = 0,57 N = 5,7.10-1 N
2. Pour l'action entre les deux balles, on ne parle pas de poids mais de force d'attraction gravitationnelle
qui se calcule par la loi de Newton :
mA×mB
. Chaque balle de Tennis a un rayon de 3,3cm, donc la distance séparant les deux centres est
D2
le double , soit 6,6cm.
F =G×
5,8 .10−2×5,8.10−2
=5,2 .10−11 N
−2 2
(6,6 .10 )
3. Si on compare l'intensité de la force exercée par la Terre sur une balle et la force exercée sur cette balle
par l'autre balle, on constate que celle exercée par la Terre est gigantesque par rapport à l'autre.
A peu près 1010 fois plus grande. Soit dix milliards.
F =6,67 .10−11×
La force exercée sur une balle de tennis par l'autre balle est largement insignifiante par rapport au poids de la
balle de Tennis.