la relativité du mouvement

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glisco
Publié le 27 févr. 2013 il y a 1A Fin › 6 mars 2013 1A
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SUJET DU DEVOIR

Bonjour,je souhaiterais avoir votre aide,car je ne suis pas certain de mes réponses
.Pouvez-vous me corriger SVP.je vous remercie par avance pour votre aide.

EX1

Lors des championnats du monde d’athlétisme d’août 2009,le jamaïcain Usain Bolt a établi en 9,58s un nouveau record du monde du 100m.
Aux jeux olympiques de berlin,en 1936,l’Américain jesse Owens avait remporté le 100m en 10,3s
1° calculer la valeur de la vitesse de chacun des coureurs sur l’ensemble du parcours.l’exprimer en m.spuissance-1

2) Si Usain Bolt avait couru pendant la même durée que Jesse Owens en gardant sa performance ,quelle distance aurait-il parcourue ?

3)Si les deux coureurs participaient à une course commune en gardant leur performance respective,à quelle distance de la ligne d’arrivée se trouverait Jesse Owens au moment où Usain Bolt la franchirait ?

4)Quelle est la précision de chacun des chronométrages ?

EXERCICE 2
Lors d’une épreuve de saut à ski, après une course d’élan de 100 m,la valeur de la vitesse du sauteur atteint 92 km/h puissance-1 au moment de prendre son envol.
Il passe de 0 km/h puissance-1 à 92 hm/h puissance-1 en 5,0s

1)Quelles sont les caractéristiques du mouvement d’un point du casque du sauteur lors de sa course d’élan dans le référentiel terrestre ?

2)Calculer la valeur de la vitesse moyenne du skieur sur les 100 m de sa prise d’élan.

3)Comparer cette valeur à 92km/h puissance-1.pourquoi sont-elles différentes ?


EXERCICE 3Dans un référentiel terrestre,on peut décomposer un saut en parachute en quatre phases :
- une première phase ,à une altitude d’environ 4000m,pendant laquelle la valeur de la vitesse de descente du parachutiste passe de 0km/h puissance-1 à 200 km/h puissance-1 ;
- une deuxième phase pendant laquelle cette valeur est constante et égale à 200 km/h puissance-1
- une troisième phase qui débute à 1000 m d’altitude lors de l’ouverture du parachute ;la valeur de la vitesse du parachutiste diminue alors jusqu’à 15 km/h puissance-1 :
- une quatrième phase au cours de laquelle le parachutiste descend à vitesse constante.
- Quelle est l’évolution de la valeur de la vitesse au cours de chacune des phases du mouvement du parachutiste ?

EXERCICE 4
Une photofinish est parfois nécessaire pour classer les concurrents,par exemple les sprinteurs lors de l’arrivée d’une course.Pour réaliser une photofinish,on utilise une caméra fixe,couplée à un ordinateur et placée sur la ligne d’arrivée.cette caméra est capable de prendre 1000 images par seconde.De chaque image,on ne garde qu’une bande verticale,centrée sur la ligne d’arrivée dont la largeur n’est que d’un pixel(définition de l’image).
De l’image suivante,prise 1/1000e de seconde plus tard,on ne garde que la même bande que l’on vient placer à gauche de la bande précédente et ainsi de suite.
Une photofinish est donc une représentation temporelle de ce qui se passe sur la ligne d’arrivée.
C’est pourquoi l’allure des objets ou des concurrents peut être déformée sur une photofinish.

1)a) Quel est le temps officiel de Usain Bolt ,vainqueur du 100m des jeux olympiques de Pékin dont la photofinish est représentée ci-dessous ?
b)Quelle est la précision du temps officiel affiché pour chaque chronométrage ?
c)Pourquoi cette précision a-t-elle remplacé le 1/10e de seconde
d)Comment le temps officiel est-il obtenu à partir des valeurs lues sur la photofinish ?

2)a) A partir des informations du texte ci-dessus d éterminer la précision du temps que l’on pourrait obtenir avec une photofinish
b)Lors d’une course deux concurrents peuvent arriver dans le même temps officiel

A quelle condition peuvent ils être départagés par la photofinish ?

3)La course se déroule sur une distance de 100m
Quelle a été ,en moyenne ,la valeur de la vitesse de Usain Bolt sur la distance de la course ?

4)Calculer la valeur de la vitesse moyenne du coureur qui est arrivé deuxième lors de cette épreuve

5)On considère que sur la dernière seconde de course,chaque coureur a une vitesse égale à sa vitesse moyenne sur l’ensemble du parcours
A quelle distance de la ligne d’arrivée ,le coureur classé en deuxième position se trouvait-il lorsque Usain Bolt a franchi la ligne ?

6)Répondre à la question 5 pour le coureur arrivé dernier

Résultats officiels
Le premier =9,69
Le 2eme=9,89
Le 3eme=9,91
Le 4eme=9,93
Le 5eme=9,95
Le 6eme=9 ;97
Le 7eme=10,01
Le 8eme=10,03


EXERCICE 5
Le départ d’une course de 100m est donné par un coup de pistolet tiré par un juge placé dans le prolongement de la ligne de départ,du côté du couloir numéro 1
La distance séparant le couloir 1 du couloir 8 est de 8,5m. Le son se propage dans l’air à la vitesse de 340m.spuissance-1
1)Quelle est la durée séparant la réception du signal de départ entre les coureurs des couloirs 1 et 8 ?
2) On suppose qu’un coureur est sur le couloir 1 et un autre sur le couloir 8. lequel des deux est avantagé ?

3)Dans les courses de haut niveau, un haut-parleur est situé sur chaque starting-block. Il transmet le son du pistolet. Expliquer l’utilité de ce haut-parleur.
4) A New York, en juin 1991,Leroy Burrell bat le record du monde du 100m en 9,90s
Carl Lewis termine second en 9,93s. le temps de réaction a été de 0,117s pour Burrell et de 0,166s pour Lewis
En ne tenant compte que du temps effectif de course, quel a été de Burrell ou de Lewis, le coureur le plus rapide ?

OÙ J'EN SUIS DANS MON DEVOIR

REPONSES
EX 1
Valeur de la vitesse de chacun des coureurs sur l’ensemble du parcours
Pour Bolt
V1=d/ t = 100/9,58
V1=environ 10,4m/s
V1= d/t=100x10puissance -3/9,58/3600=100/9,58x3,60
V1environ 37,6 Km/h

Pour Owens
V2=d/t=100/10,3
V2environ 9,71 m/s environ 35,0km/h

2)distance parcourue par bolt en 10,3s

D1=V1.t=10,4x10,3
D1 =107m ou 108m

3) distance parcourue par Owens en 9,58s
D2=V2.t=9,71x9,58
D2=93,0m
Owens se trouve à environ 7,0 m de l’arrivée

4)précision de chaque mesure
Pour Bolt=1/100e de seconde
Pour Owens=1/10e de seconde.

EX2
1) le mouvement du coureur est rectiligne ,non uniforme,car sa trajectoire est une droite et la distance entre 2 positions successives varie au cours du temps.
2) V=d/t=100/92000=0,001m/h puissance -1
La valeur de la vitesse moyenne du skieur sur les 100m desa prise d’élan est 0,001m/h puissance-1

3)ces valeurs sont différentes car le sauteur atteint 92 km/h puissance-1 lors de son envol ce qui veut dire que la course d’élan augmente la vitesse du saureur et explique la différence des valeurs.

EX 3
Lors de la première phase,la vitesse augmente car le parachutiste saute dans le vide à plus de 4000m d’altitude.
Or cette vitesse reste constante aucours de la deuxième phase car le parachutiste reste quelques secondes à la même vitesse jusqu'à ce que son parachute s’ouvre.
La vitesse diminue alors dans la 3eme phase à cause du poids du parachute qui ralentit la chute et qui permet de stagner la vitesse (4eme phase)

Ex4
1)a) temps officiel de Bolt
T1= 9,69s

b)précision du temps officiel affiché pour chaque chronométrage
La précision du chronométrage est de 1/100e de seconde

c)cette précision au 1/100e est utilisé pour pouvoir départager les concurrents .
avec une précision de 1/10e de seconde,plusieurs concurrents auraient le même temps officiel.

d) Obstention du temps officiel à l’aide de la photofinish
Pour Bolt
Ici le temps est arrondi à 9,69 s alors que la barre se situe entre 9,69s et 9,68s plus proche de 9,68s que de 9,69s
Le temps est arrondi au 1/100e de seconde supérieur ce qui est le cas pour tous les concurrents

2)a)précision du temps que l’on pourrait obtenir avec une photofinish
Comme la caméra prend 1000 images /seconde,on peut espérer obtenir une précision de 1/1000e de seconde

b) si deux concurrents sont dans le même temps officiel,ils sont donc dans le même 1/100e de seconde
On peut les départager par la photofinish s’ils sont séparés de plus de 1/1000e de seconde

EX5
1) Durée séparant la réception du signal de départ entre les coureurs des couloirs 1 et 8 c'est-à-dire la durée mise par le son pour parcourir
D=8,5m
T=d/v=8,5/340
T=0,025s

2) le coureur avantagé
le coureur situé sur la ligne 1 est avantagé .
C’est le plus proche du juge qui donne le départ.
Il entend le coup de pistolet avant les autres concurrents.Le concurrent du couloir 8 entend le son du signal du départ 0,025s après le concurrent du couloir 1

3)Le haut-parleur placé derrière chaque athlète permet à tous les athlètes d’être dans la même situation .
Ils entendent le son du départ au même instant

3) si on ne tient pas compte du temps de réaction
Durée du parcours pour BURRELL
T1=9,90-0,117
Ti=9,78s

Durée pour LEWIS
T1=9,93-0,166
T1=9,76s

Lewis a été plus rapide que Burrell,bien que ce soit Burrell qui a gagné

2 commentaires pour le devoir la relativité du mouvement

glisco
glisco
1A
Bonjour,je vous remercie pour votre aide,pouvez-vous m'expliquer votre réponse pour l'exercice 2,je n'ai pas compris.
Merci encore
Bonne soirée

glisco
glisco
1A
Bonjour,vous serait-il possible de me corriger les autres exercices s'il vous plait.
Je vous remercie par avance