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Exercices

Exercice corrigé

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S’arrêter avant l’obstacle.

Un deux-roues roule à la vitesse constante de 90 km/h. Un obstacle apparait devant mais il met 0,5 s avant d’actionner le frein. On donne ci-contre la chronophotographie de son mouvement par rapport au référentiel terrestre.

Étapes de la méthode

  • Pour décrire un mouvement, il faut indiquer la direction, le sens. Si la direction ne change pas, alors le mouvement est rectiligne.
  • Il faut aussi préciser si la vitesse varie ou non. Si la vitesse est constante, le mouvement est uniforme. Les positions de l’objet sont alors régulièrement espacées sur une chronophotographie.
  • Si la distance entre les positions successives augmente ou diminue, le mouvement n’est pas uniforme.
  • Il faut repérer la grandeur dont la valeur doit être calculée et celles dont les valeurs sont données, puis en déduire la formule à utiliser à l’aide du triangle de la relation. Ici, on utilisera d = v × t.
  • On se rappelle que 1 km = 1 000 m et 1 h = 3 500 s.

Corrigé :

 
  • Le mouvement du deux-roues durant la phase est un mouvement rectiligne de direction horizontale, dont le sens est vers la droite et de vitesse constante car les positions successives sont régulièrement espacées. C’est donc un mouvement rectiligne uniforme.
  • Je connais la durée (0,5 s) et la vitesse (90 km/h). Pour connaitre la distance, j’utilise la formule : d = v × t, avec t en seconde et la distance d en m. Donc v doit être exprimée en m/s.
    Convertissons km/h en m/s :
    ▪ 90 km/h, signifie que l’on parcourt 90 km en 1 h ;
    ▪ soit 90 000 m en 1 h ;
    ▪ ou encore 90 000 m en 3 600 s.
    Ainsi en 1 s, on parcourt 900003600=25\dfrac{90 \:000}{3\:600} = 25 m donc 90 km/h = 25 m/s.
    Je peux appliquer la formule : la distance est donc 25 × 0,5 soit 12,5 m.
    La distance parcourue durant la phase 1 est de 12,5 m.
9

Quelle distance pour réagir ?

Un obstacle apparait sur la trajectoire d’un motard. Le conducteur a besoin de 0,7 seconde pour actionner les freins.

Je m'entraine

10

Au centre commercial.

Dans un centre commercial, l’escalator fait monter les clients au niveau supérieur. Amandine reste sur l’une des marches de l’escalator, alors que son petit frère s’amuse à descendre les marches de cet escalator. Au même moment, elle aperçoit sa mère qui les attend au niveau supérieur.
11

Des records impressionnants.

Athlète ou équipeDateDistanceTemps
Usain Bolt2009100 m9,58 s
Usain Bolt2009200 m19,19 s
Michael Johnson1999400 m43,18 s
Équipe de la Jamaïque2012relais 4 x 100 m36,84 s
Équipe de la Jamaïque2014relais 4 x 200 m1 min 18 s
Doc. 1
Records du monde d'athlétisme.
13

La vitesse de différents véhicules.

Le tableau ci-dessous donne les vitesses maximales de différents véhicules. Mais les valeurs de la colonne de gauche ne correspondent pas à celles de droite.
VéhiculeVitesse maximale
a. TGV1. 1 070 km/h
b. Fusée Ariane 52. 1 925 km/h
c. Avion de chasse Rafale3. 320 km/h
d. Avion de ligne Boeing 7474. 17,2 km/s
Doc. 3
Vitesse de différents véhicules.
14

Un record de vitesse.

Lors d’un championnat du monde de course d’escargots en 2006, dans le comté de Congham au Royaume-Uni, le record du monde a été établi par l’un des participants : 2,75 mm/s.
15

Hyperloop.

Hyperloop est un projet de recherche sur un nouveau mode de transport, en plus des bateaux, des avions, des voitures et des trains. Il s’agit d’un tube reliant deux villes qui permettrait à des capsules de voyager à 1 102 km/h en moyenne. Le tube serait vidé d’une partie de l’air pour diminuer les frottements.

Une notion, trois exercices

J'approfondis

17

Un challenge réussi.

Le 14 octobre 2012, l’Autrichien Felix Baumgartner atteint l’altitude de 39 376 m à l’aide d’un ballon d’hélium. À cette altitude, il se jette dans le vide et tombe vers le sol durant une chute libre de 4 min 19 s, parcourant ainsi 36 529 m. Durant cette phase, il atteint la vitesse de pointe de 1 357,6 km/h. Au bout d’un certain temps, il ouvre son parachute pour atterrir sain et sauf après une chute d’une durée totale de 9 min 3 s.
21

Des trajectoires bien compliquées.

Les images suivantes présentent des trajectoires de différents points. Associe les trajectoires aux différents mouvements décrits :
23

Parachute ascensionnel.

Durant leurs vacances, Alissa expérimente le parachutisme ascensionnel. Première phase : au départ, elle est sur la plage. Puis le bateau démarre. Deuxième phase : au bout d’un certain temps la corde se tend et, Alissa voit son parachute se gonfler et elle quitte le sol. Troisième phase : Alissa reste à une altitude constante alors que le bateau continue son trajet en ligne droite à vitesse constante.

Je résous un problème

h en m4,59101931
t en s0,951,341,41,942,5
v en m/s9,513,41419,425
Doc. 1
Tableau donnant la hauteur h d’une chute libre en fonction de la durée t de la chute et de la vitesse v atteinte à cette hauteur.
La hauteur moyenne d’un étage est de 3 m.
Doc. 2
Indice.

Exercices supplémentaires

Au centre commercial.

Dans un centre commercial, deux rampes d’escalators parallèles fonctionnent en sens opposé. L’escalator A fait monter les clients au niveau supérieur, alors que l’escalator B les fait descendre. Amandine reste sur l’une des marches de l’escalator A, alors que son petit frère s’amuse à descendre les marches de cet escalator, tout en étant immobile par rapport au sol. Au même moment, elle aperçoit sa mère qui les attend au niveau supérieur. Sur l’escalator B, Bruno vit la même situation: Bruno reste sur l’une des marches, tandis que sa petite sœur s’amuse à les monter, tout en restant immobile par rapport au sol.

Cela valait le déplacement ...

À la fin d'octobre 2014, l'ATV Georges Lemaître, accroché à la station spatiale internationale, est utilisé pour éloigner la station d'une zone possible de collision avec un débris du satellite russe Cosmos 2251 : à la vitesse de 1,8 km/h, il déplace les 420 tonnes de la station d'une distance de 1 000 m.

Un entrainement.

Lors d'un entrainement, un élève effectue une course sur une piste en ligne droite. La distance qu’il parcourt est mesurée par une application à l’aide de son smartphone pour différentes durées. Les résultats sont collectés dans le tableau du document 1.
Distance parcourue (en m)
0
0,33
1,33
3
6
9
12
15
18
20,25
21
21
Temps (en s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Doc. 1
Résultats de l'entrainement.

La course.

Trois élèves font une course sur une ligne droite. Thibault démarre lentement puis dépasse Yazid. Mais tous les deux n’arrivent pas à rattraper Gina avec laquelle l’écart n’a fait qu’augmenter tout au long de la course.
Dans quel référentiel, Thibault peut-il dire...

Parcours de compétences

Parcours de compétences

Le graphe ci-contre représente l’évolution de la vitesse d’un parachutiste au cours du temps lors du saut, depuis l’avion.

Niveau 1 - Je repère les éléments en lien avec le thème étudié dans un tableau, un graphique, un diagramme ou un schéma.

Coup de pouce : Quelles sont les grandeurs et les unités de l’axe des abscisses et des ordonnées ?

Niveau 3 - Je relie entre elles les informations extraites d'un tableau, d'un graphique ou d'un schéma.

Coup de pouce : Comment évolue la vitesse entre 0 s et 25 s ?

Niveau 2 - J'extrais une donnée d'un tableau, d'un graphique, d'un diagramme ou d'un schéma.

Coup de pouce : Quelle est la valeur de la vitesse à t = 10 s ?

Niveau 4 - J'interprète des tableaux, des graphiques, des diagrammes ou des schémas, en structurant mes arguments.

Coup de pouce : Lorsque le sauteur ouvre son parachute, explique comment sa vitesse évolue.
Aucun document lié
Les documents ne sont pas disponibles
Aucun document lié
DYS

Exercice 14 : Un record de vitesse.

Lors d’un championnat du monde de course d’escargots en 2006, dans le comté de Congham au Royaume-Uni, le record du monde a été établi par l’un des participants : 2,75 mm/s.

Question 1

Énoncé
Calcule les distances que cet escargot aurait parcourues en 20 min, puis en 1 h, s’il avait maintenu une vitesse constante.
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