Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 12
Activité 1 - Activité d'exploration

Chute à peine verticale

Objectif : Justifier la position du centre de masse et discuter du caractère galiléen d'un référentiel.
Problématique de l'activité
Lors de l'étude d'un mouvement, il est important de préciser le référentiel dans lequel on se place. Les lois de Newton, notamment le principe d'inertie, s'énoncent dans des référentiels dits galiléens.
À quelles conditions un référentiel est-il galiléen ?

Doc. 1
Référentiel galiléen

Un référentiel est dit galiléen si le principe d'inertie y est vérifié. Tout référentiel en mouvement rectiligne uniforme par rapport à un référentiel galiléen est également galiléen. Dans la pratique, aucun référentiel n'est rigoureusement galiléen. Toutefois, dans de nombreuses situations, on peut en faire l'approximation. C'est le cas du référentiel terrestre lorsque les effets de la rotation de la Terre sont négligeables.

Doc. 2
Durée de chute et décalage vers l'est

Infog - Durée de chute et décalage vers l'est
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr

La durée de chute libre verticale d'un solide, exprimée en seconde (s), est donnée par la relation :

 : durée de chute (s)
 : hauteur de chute (m)
 : intensité de pesanteur (N·kg‑1)

On admet, pour des durées de chute faible par rapport à la durée de la rotation de la Terre, que le centre de masse est dévié de :

 : déplacement vers l'est (m)
 : vitesse de la surface de la Terre dans le référentiel géocentrique (m·s-1)
 : temps (s)
 : rayon de la Terre (m)

Doc. 3
Déviation vers l'est

Dans l'hémisphère nord, la déviation vers l'est est un phénomène physique qui a été observé pour la première fois au XIXe siècle par Ferdinand Reich.
En lâchant des boules du haut d'un puits de 158 m de profondeur, il constata que les points d'impact étaient déviés de 28 mm par rapport à la verticale.

Doc. 4
Centre de masse d'un système

Le centre de masse d'un système est un point qui, s'il concentrait toute la masse du système, exercerait le même champ gravitationnel que le système lui‑même.

Données

  • Rayon de la Terre : km
  • Intensité de pesanteur : N·kg-1

Questions
APP : Formuler des hypothèses
REA : Appliquer une formule
VAL : Analyser des résultats
Compétence(s)

1. Dans le cas de boules possédant une répartition de masse homogène et une forme sphérique, préciser à quel point correspond alors le centre de masse de chaque boule.


2. Montrer que la vitesse de la surface de la Terre par rapport à son centre, au niveau de l'équateur, vaut m·s-1.

3. Calculer la durée de chute pour l'expérience de Ferdinand Reich. En déduire si la condition soulignée dans le doc. 2 est valide.

4. Calculer la déviation pour une chute de 1 m de haut, puis pour une chute de 158 m de haut. Comparer les deux valeurs et conclure.

5. Dans l'expérience de Ferdinand Reich, justifier si, oui ou non, le référentiel terrestre peut être considéré comme galiléen.
Synthèse de l'activité
Préciser le critère permettant de considérer un référentiel terrestre comme galiléen.

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