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Sujet du devoir
Partie 2Données: G=6,67.10-11 u.S.I
g=9,81 u.S.I
Masse de la Terre: MT=5,98*10puissance24 u.S.I
Rayon de la Terre: RT=6,38*10puissance3 km.
Un enfant laisse tomber une balle de ping-pong de masse m = 2,3g de son balcon. Le mouvement de la balle est vertical et comporte 2 phases: la vitesse de la balle commence par augmenter, puis elle se stabilise à une valeur constante. L'étude portera sur la seconde phase du mouvement.
1/ Quel est le système étudié?
2/ Dans quel référenciel?
3/ Faire l'inventaire des forces s'appliquant sur le système.
4/ Donner les caractéristiques de chacune d'entre-elles.
5/ Déterminer la valeur du poids de la balle de ping-pong.
6-1/ Rappeler l'expression littérale de l'intensité de la force d'interaction gravitationnelle exercée par la Terre sur la balle de ping-pong notée F T/B.
6-2/ Calculer la valeur de cette force, et la comparer à celle du poids, et conclure.
7/ Quelle est la nature du mouvement de la balle?
8/ Que peut-on dire des forces qui s'exercent sur elle?
9/ Représenter ces forces sur un schéma (échelle: 1cm représente 10-²N).
10/ La balle étant lâchée d'une hauteur de 4m, elle touche le sol 5 secondes plus tard. Calculer la vitesse moyenne de la balle dans le système international d'unité, puis en Km.h-1.
Où j'en suis dans mon devoir
Bonjour à tous, pour cet exercice les questions demeurent sans réponse pour moi car les exercices donnés sont "censé" nous faire "réviser" ce que l'on a vu lors de notre année en seconde, sauf que nous n'avons jamais vu ceci. Si une personne a les réponses merci de m'aider, je vous en serais très reconnaissante. :) Merci d'avance pour les personnes qui consacreront de leur temps pour m'aider à finir cet exercice.3 commentaires pour ce devoir
5
Il s'agit d'un exercice de mécanique très classique comme tu en rencontreras encore pas mal au cours de ta scolarité au lycée mais sans doute moins en première d'après les nouveaux programmes. Je vais te proposer un corrigé détaillé t'expliquant comment résoudre un tel problème sachant que la méthode sera toujours la même ! Bonne chance !
Au début, en mécanique, lorsque l'on étudie un mouvement, il faut définir le référentiel et le système étudié, c'est-à-dire ce qu'on te demande dans les questions 1 et 2, mais attention ce ne sera pas toujours le cas, alors pense à l'écrire !
1)Le système étudié correspond à l'objet dont tu étudies le mouvement : ici la balle de ping-pong. Généralement et par convention, au lieu d'écrire la phrase "le référentiel est ..." tu peux la résumer en : " {balle de ping-pong} (en notant le référentiel entre crochets.
2)Le référentiel correspond à l'angle d'étude du mouvement, où te places tu pour l'observer. Il existe le référentiel héliocentrique (Soleil), géocentrique (centre de la Terre), terrestre (à la surface terrestre). Ici, nous sommes dans un cas classique de référentiel terrestre. ATTENTION, un mouvement étudié varie selon le référentiel qu'on choisit : ainsi dans le référentiel héliocentrique la Terre fait un mouvement circulaire tandis que dans le référentiel géocentrique, elle est immobile !
3)Faire l'inventaire des forces qui s'appliquent sur un objet correspond à nommer une à une tout ce qui a un effet sur l'objet : parmi les plus courantes, on a : le poids, les frottements de l'air, de l'eau (la poussé d'Archimède), la réaction du support.
Ici l'objet, la balle de ping-pong est lâché en chute libre : ainsi elle est mise en mouvement par l'action du poids P mais subi aussi une opposition à cette force, c'est les frottements de l'air f.
4)Les forces étant des vecteurs, celles-ci possèdent des caractéristiques au nombre de 4 : sens, direction, valeur et point d'application. C'est ce qu'il faut indiquer ici !
Pour le poids :
sens : verticale
direction : du haut vers le bas
valeur : inconnue pour l'instant
point d'application : centre d'inertie (le poids étant une force qui s'applique en chaque endroit du système, on peut simplifier le cas en ne considérant son application qu'en un seul point plus simple, c'est le centre d'inertie).
Pour les frottements de l'air :
sens : celui du mouvement, donc vertical
direction : opposée au mouvement, donc du bas vers le haut
valeur : inconnue
point d'application : centre d'inertie
5)La valeur du poids P est donné par la formule : P = m x g avec P en N, m en kg et g en N/kg. Appliquons cette formule :
P = 2,3.10^-3 x 9,81 = 2,26.10^-2 N.
6) 1° L'interaction gravitationnelle est la loi qui régit l'univers et donne la valeur de la force gravitationnelle qui unit deux objets : ainsi entre toi et ton ordinateur, il existe une force qui vous attire et vous repousse mutuellement, bien sûr cette force est bien plus importante dans l'univers entre deux planètes par exemple ! La formule classique donnant la valeur de cette force est la suivante :
F = (G x mA x mB)/d² avec G, la constante gravitationnelle, mA et mB la masse des deux objets en kg et d, la distance qui les sépare en m.
Ici les deux objets sont la Terre et la balle, d'où
F T/B = (G x m x MT)/RT²
6) 2° Maintenant il s'agit d'une simple application numérique :
F T/B =(6,67.10^-11 x 2,3.10^-3 x 5,98.10^24)/(6,38.10^3.10^3)²
= 2,26.10^-2 N
On retrouve la même valeur que celle du poids ce qui est logique puisque le poids est l'expression même de l’interaction gravitationnelle sur Terre entre la Terre et tout objet qui se trouve à proximité d'elle.
7) On sait que la balle tombe verticalement, le mouvement est donc rectiligne. De plus dans la phase étudié, la vitesse de la balle se stabilise, elle est donc constante : on parle donc de mouvement RECTILIGNE UNIFORME (même vitesse au cours du temps).
8) Le principe d'inertie correspond à la première loi de Newton , elle dit que tout objet donc le mouvement est rectiligne uniforme a les forces s'appliquant sur lui qui se compensent* et réciproquement si les forces s'appliquant sur un objet se compensent* alors celui-ci suit un mouvement rectiligne uniforme. Donc d'après le principe d'inertie, on sait que dans la seconde phase, la somme des forces s'exerçant sur la balle est nulle ce qui se résume en :
vecteur(P)+vecteur(f)=vecteur(nul)
9) Pour le schéma, c'est très simple, tu as les valeurs des forces puisqu'on a P = 2,26.10^-2 N donc f= 2,26.10^-2 N puisque P et f se compensent. Après, joue avec l'échelle pour représenter ces forces sur le schéma.
10) Simple calcul de vitesse, on a v=d/t donc v=4/5=0,8m/s soit en km/h v=2,88 km/h.
Bon courage pour la suite, si tu as des problèmes pour comprendre fais moi signe ! :D
Au début, en mécanique, lorsque l'on étudie un mouvement, il faut définir le référentiel et le système étudié, c'est-à-dire ce qu'on te demande dans les questions 1 et 2, mais attention ce ne sera pas toujours le cas, alors pense à l'écrire !
1)Le système étudié correspond à l'objet dont tu étudies le mouvement : ici la balle de ping-pong. Généralement et par convention, au lieu d'écrire la phrase "le référentiel est ..." tu peux la résumer en : " {balle de ping-pong} (en notant le référentiel entre crochets.
2)Le référentiel correspond à l'angle d'étude du mouvement, où te places tu pour l'observer. Il existe le référentiel héliocentrique (Soleil), géocentrique (centre de la Terre), terrestre (à la surface terrestre). Ici, nous sommes dans un cas classique de référentiel terrestre. ATTENTION, un mouvement étudié varie selon le référentiel qu'on choisit : ainsi dans le référentiel héliocentrique la Terre fait un mouvement circulaire tandis que dans le référentiel géocentrique, elle est immobile !
3)Faire l'inventaire des forces qui s'appliquent sur un objet correspond à nommer une à une tout ce qui a un effet sur l'objet : parmi les plus courantes, on a : le poids, les frottements de l'air, de l'eau (la poussé d'Archimède), la réaction du support.
Ici l'objet, la balle de ping-pong est lâché en chute libre : ainsi elle est mise en mouvement par l'action du poids P mais subi aussi une opposition à cette force, c'est les frottements de l'air f.
4)Les forces étant des vecteurs, celles-ci possèdent des caractéristiques au nombre de 4 : sens, direction, valeur et point d'application. C'est ce qu'il faut indiquer ici !
Pour le poids :
sens : verticale
direction : du haut vers le bas
valeur : inconnue pour l'instant
point d'application : centre d'inertie (le poids étant une force qui s'applique en chaque endroit du système, on peut simplifier le cas en ne considérant son application qu'en un seul point plus simple, c'est le centre d'inertie).
Pour les frottements de l'air :
sens : celui du mouvement, donc vertical
direction : opposée au mouvement, donc du bas vers le haut
valeur : inconnue
point d'application : centre d'inertie
5)La valeur du poids P est donné par la formule : P = m x g avec P en N, m en kg et g en N/kg. Appliquons cette formule :
P = 2,3.10^-3 x 9,81 = 2,26.10^-2 N.
6) 1° L'interaction gravitationnelle est la loi qui régit l'univers et donne la valeur de la force gravitationnelle qui unit deux objets : ainsi entre toi et ton ordinateur, il existe une force qui vous attire et vous repousse mutuellement, bien sûr cette force est bien plus importante dans l'univers entre deux planètes par exemple ! La formule classique donnant la valeur de cette force est la suivante :
F = (G x mA x mB)/d² avec G, la constante gravitationnelle, mA et mB la masse des deux objets en kg et d, la distance qui les sépare en m.
Ici les deux objets sont la Terre et la balle, d'où
F T/B = (G x m x MT)/RT²
6) 2° Maintenant il s'agit d'une simple application numérique :
F T/B =(6,67.10^-11 x 2,3.10^-3 x 5,98.10^24)/(6,38.10^3.10^3)²
= 2,26.10^-2 N
On retrouve la même valeur que celle du poids ce qui est logique puisque le poids est l'expression même de l’interaction gravitationnelle sur Terre entre la Terre et tout objet qui se trouve à proximité d'elle.
7) On sait que la balle tombe verticalement, le mouvement est donc rectiligne. De plus dans la phase étudié, la vitesse de la balle se stabilise, elle est donc constante : on parle donc de mouvement RECTILIGNE UNIFORME (même vitesse au cours du temps).
8) Le principe d'inertie correspond à la première loi de Newton , elle dit que tout objet donc le mouvement est rectiligne uniforme a les forces s'appliquant sur lui qui se compensent* et réciproquement si les forces s'appliquant sur un objet se compensent* alors celui-ci suit un mouvement rectiligne uniforme. Donc d'après le principe d'inertie, on sait que dans la seconde phase, la somme des forces s'exerçant sur la balle est nulle ce qui se résume en :
vecteur(P)+vecteur(f)=vecteur(nul)
9) Pour le schéma, c'est très simple, tu as les valeurs des forces puisqu'on a P = 2,26.10^-2 N donc f= 2,26.10^-2 N puisque P et f se compensent. Après, joue avec l'échelle pour représenter ces forces sur le schéma.
10) Simple calcul de vitesse, on a v=d/t donc v=4/5=0,8m/s soit en km/h v=2,88 km/h.
Bon courage pour la suite, si tu as des problèmes pour comprendre fais moi signe ! :D
Merci bcp, j'aurais encore besoin de toi je vais publier 2 autres exos nommés "Devoirs de vacances en physique pour passage en première S" d'ici demain :) encore merci
Ils ont besoin d'aide !
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