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Sujet brevet

Les forces au waterpolo

Partie 1 - Étude des forces agissant sur le ballon immobile sur l'eau

Le waterpolo est un sport extrêmement physique qui demande aux athlètes beaucoup d'énergie pour se maintenir en partie hors de l'eau et garder la vivacité et la technique pour maitriser le ballon.

Dans une piscine, les athlètes auraient tendance à couler s'il ne nageaient pas, alors que le ballon flotte spontanément.
On parle d'interaction lorsque deux objets agissent l'un sur l'autre.
Une interaction s'établit le plus souvent par contact, mais elle peut aussi se faire à distance.
Une interaction peut être localisée en un point précis ou répartie sur tout ou partie d'un système.
Doc. 2
Notions concernant les interactions.
 Masse420 g
 Volume5,5 L
 Circonférence69 cm
 Pression intérieure90 kPa
Doc. 3
Propriétés physiques d'un ballon de waterpolo.

Aide à la résolution

1. Dans un diagramme objet-interaction, on place l'objet étudié au centre dans un ovale. Chaque objet interagissant avec est placé dans un autre ovale autour. On représente les différentes interactions par une double flèche (pleine pour les interactions de contact et en pointillés pour les interactions à distance).
2. Doc. 2 Lis l'énoncé en entier avant de recommencer à le résoudre. Cela peut te donner des indications pour répondres aux questions.
3. Doc. 3 Toutes les données d'un document ne sont pas toujours utiles !
4. Fais bien attention aux unités.
5. Le ballon est immobile, il est donc à l'équilibre. Les forces qui s'exercent sur lui se compensent.
6. Pour le schéma, respecte bien l'échelle donnée dans l'énoncé.
Dès l'Antiquité, le savant grec Archimède a démontré que tout corps plongé dans un liquide subissait de la part de ce liquide une force de poussée verticale, dirigée vers le haut, dont la valeur était égale au poids du liquide déplacé.
C'est cette force que l'on appelle « poussée d'Archimède ».
L'intensité de la poussée d'Archimède se calcule donc par la formule : π =  × V × g
avec  : la masse volumique du liquide (pour l'eau,1 kg/L) ;
V : le volume du liquide déplacé (en L) ; 
g : l'intensité de pesanteur (9,8 N/kg).
Doc. 5
La poussée d'Archimède.

Aide à la résolution

1. Le diagramme objet-interaction ne sera pas le même que dans la Partie 1 : le joueur de waterpolo appuie sur le ballon pour le maintenir sous l'eau.
2. Le ballon est toujours immobile dans cette situation : il est donc soumis à des forces qui se compensent.
3. Pour calculer la poussée d'Archimède, il faut te servir des données du Doc. 5.
4. L'intensité de la force exercée par le joueur de waterpolo se déduit des deux autres intensités.
  • 1
    . Un ballon de waterpolo.
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  • 2
    . Notions concernant les interactions.
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  • 3
    . Propriétés physiques d'un ballon de waterpolo.
    4 questions associées
  • 3
    .
    4 questions associées
DYS

Un ballon de waterpolo.

DYS

Exercice 1 : Partie 1 - Étude des forces agissant sur le ballon immobile sur l'eau

Le waterpolo est un sport extrêmement physique qui demande aux athlètes beaucoup d'énergie pour se maintenir en partie hors de l'eau et garder la vivacité et la technique pour maitriser le ballon.

Dans une piscine, les athlètes auraient tendance à couler s'il ne nageaient pas, alors que le ballon flotte spontanément.

Question 1

DOCS 1, 2, 3

Énoncé
Établis le diagramme objet-interaction du ballon lorsque celui-ci flotte sur l'eau sans qu'un joueur s'en soit emparé.

Question 2

DOCS 1, 2, 3

Énoncé
Quelles sont les deux forces non négligeables qui sont appliquées sur le ballon ?

Question 3

DOCS 1, 2, 3

Énoncé
Précise les quatre caractéristiques (point d'application, direction, sens et intensité) de chacune d'elle.

Question 4

DOCS 1, 2, 3

Énoncé
Représente-les sur un schéma (échelle : 1 cm pour 1 N).
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