1–Saut en parachute en tandem

Classe de 3e– Interrogation écrite de Physique-chimie.
Durée 55 min
1–Saut en parachute en tandem
Voici un extrait d’une publicité lue sur un site de parachutisme en Belgique :
Montez en avion à 4000 mètres d’altitude, au dessus des nuages. Tout y est bleu et blanc. Vous êtes dans un autre monde.
Vous vous préparez à vivre les instants les plus intenses de votre vie.
Le départ à 4000 mètres, vous êtes accrochés en dessous de votre moniteur chevronné (vous formez donc un tandem) :
50 secondes de «chute libre».
A 1500 mètres du sol, le moniteur ouvre le parachute. Et ce sont environ 5 minutes de vol sous voile qui s’offrent à vous.
Admirez le paysage et venez vous poser devant vos amis incrédules.
Le saut en parachute se déroule donc en 2 étapes : d’abord un mouvement à peu près vertical qu’on va supposer
rectiligne uniformément accéléré au cours duquel la vitesse augmente régulièrement tant que le parachute n’est
pas ouvert suivi d’un mouvement à peu près uniforme c’est-à-dire à vitesse constante quelques secondes après
l’ouverture du parachute et jusqu’à l’arrivée au sol.
On va vérifier qu’avec les renseignement de cette publicité l’accélération au cours de la chute est de 2 m/s2 c’est-à-dire
que chaque seconde la vitesse augmente de 2 m/s.
Propriété : On rappelle que la vitesse atteinte dans un mouvement rectiligne uniformément accéléré est le double de
la vitesse moyenne si on est parti à vitesse nulle.
1. Quelle serait la valeur de l’accélération de la chute si c’était une véritable chute libre ?
2. Donner 2 raisons expliquant pourquoi l’accélération n’est que de 2 m/s2.
3. Quelle est la vitesse (en m/s) atteinte après 50 secondes de chute avec une accélération de 2 m/s2 ?
4. Quelle est la distance parcourue avant l’ouverture du parachute ?
5. Quelle est la vitesse moyenne (en m/s) entre le début du saut et l’ouverture du parachute ? (La propriété
indiquée dans l’énoncé devrait être vérifiée si vos calculs sont corrects)
6. Quelle est la vitesse (en m/s) de la descente en parachute en prenant comme durée 5 minutes ?
7. Juste avant l’ouverture du parachute la vitesse était élevée (calcul effectué à la question 3) puis elle devient à
peu près constante et beaucoup plus faible (calcul effectué à la question 6) au bout d’une durée d’une dizaine
de secondes. Calculer la valeur de la décélération (en m/s2) pendant ce ralentissement en prenant 10 secondes
de durée.
8. On dit parfois que pendant cette décélération, le parachutiste ressent une décélération de 2g , g étant l’accélération de la pesanteur (réponse à la question 1). Qu’est ce que cela peut bien signifier ?
2–Plongée sous-marine
Le but de cet exercice est de vérifier que tous les 10 mètres de profondeur dans l’eau, la pression augmente d’environ
la valeur de la pression atmosphérique à la surface de l’eau supposée égale à 1013 hPa.
Pour simplifier les calculs, on prendra g = 10 N/kg
On donne les formules :
V = L·`·h
S = L·`
P =m·g
p=
P
S
On rappelle que 1 litre d’eau pèse 1 kilogramme.
On considère une piscine de surface carrée de 5 mètres de côté et de 10 mètres de profondeur remplie d’eau pure.
1. Quel est le volume d’eau en m3 de cette piscine ?
2. Quel est le volume d’eau en L de cette piscine ?
3. Quelle est la masse d’eau dans cette piscine ?
4. Quel est le poids d’eau dans cette piscine ?
5. Quelle est l’aire du fond en m2 de cette piscine ?
6. Quelle est la pression en Pa de l’eau sur le fond de cette piscine ?
7. Est-il juste de dire que tous les 10 mètres de profondeur dans l’eau, la pression augmente d’environ la valeur
de la pression atmosphérique à la surface de l’eau ?
3–Conversions
Vous allez pouvoir vous aider des grilles suivantes pour faire les conversions demandées juste après :
km
hm
km2
km3
dam
hm2
m
dm
dam2
hm3
cm
mm
m2
dam3
dm2
cm2
mm2
m3
dm3
kL
hL
daL
cm3
L
dL
cL
mm3
mL
Compléter le tableau suivant :
10 m =
km
10 m =
cm
10 cm2 =
m2
10 m/s =
km/h
10 Pa =
hPa
10 mg =
g
10 cm3 =
10 L
=
dm3
cm3