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 2 - Activité d'exploration

Record du monde de chute libre

Objectif : Utiliser la deuxième loi de Newton.
Problématique de l'activité
Le 14 octobre 2012, Felix Baumgartner, parachutiste autrichien, devient le premier homme à passer le mur du son en chute libre.
Comment déterminer la vitesse d'un corps en chute libre ?

Doc. 1
Expression du champ de pesanteur

Le champ de gravitation


 : champ de gravitation de norme de (N·kg-1)
 : constante de gravitation universelle (N·m2·kg-2)
 : masse de la Terre (kg)
 : rayon de la Terre (m)
 : altitude (m)
 : vecteur unitaire dirigé du centre de la Terre vers le centre de l'objet étudié

On parle de champ de pesanteur lorsque l'altitude est négligeable comparée au rayon de la Terre :

Doc. 2
Felix Baumgartner

Après être monté à une altitude de 39 068 m, Felix Baumgartner s'est laissé tomber et n'a ouvert son parachute qu'au bout de 4 min et 19 s, à environ 2 500 m d'altitude. Il bat ainsi le record du monde de chute libre (36 529 m).

Doc. 3
Deuxième loi de Newton

Dans un référentiel galiléen, la résultante des forces extérieures exercées sur un système est égale au produit de la masse du système par le vecteur accélération de son centre de masse :

Doc. 4
Notions de chute libre

En physique, on parle de chute libre lorsqu'un corps n'est soumis qu'à son poids .
En parachutisme, la chute libre désigne la phase du saut précédant l'ouverture du parachute.

Doc. 5
Évolution de la vitesse de Felix Baumgartner

Évolution de la vitesse de Felix Baumgartner
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr

Données

  • Constante de gravitation universelle : N·m2·kg-2
  • Caractéristiques de la Terre : km et kg

Questions
VAL : Faire preuve d'esprit critique
APP : Extraire l'information utile
Compétence(s)

1. Montrer que le champ de pesanteur est uniforme entre 0 et 39 km d'altitude. On considère qu'un champ est uniforme si sa valeur varie de moins de 2 %.

2. En appliquant la deuxième loi de Newton, déterminer le vecteur accélération du centre de masse de Felix Baumgartner durant sa chute libre (au sens physique). En déduire son vecteur vitesse . On considérera qu'il n'est soumis qu'à son poids .

3. En comparant les résultats précédents au doc. 5, indiquer la durée de la chute libre de Felix Baumgartner au sens physique du terme. En déduire laquelle des deux définitions présentées dans le doc. 4 est utilisée pour parler de son record.
Synthèse de l'activité
Lors d'une chute libre, que peut‑on dire des forces exercées sur le système ?

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