10/11/2020
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TD supplémentaire n°1 proposé par Théo Fauvet
A l’aide de votre cours, seul ou en petit groupe, résoudre les exercices proposés Première partie
Lire l’article supplémentaire « calorie » (robin.candau.free.fr) et trouver (seul ou en petit groupe) deux questions type QCM
Deuxième partie (finir à la maison si manque de temps)
Exercices : moment de force
Exercice n°1
Claudius, Sam et Teheiura doivent équilibrer plusieurs balances anciennes pour actionner un mécanisme et remporter le totem d’immunité. Pour cela, ils disposent de 5 sacs de sable respectivement de 2,5kg, 3kg, 5kg, 10kg, 40kgqu’ils peuvent placer à n’importe quelle distance sur les balances. Les 5 balances sont les suivantes :
1m 2m
5kg 100kg
0,25m 10m
2kg 10m
1m 44kg
0,5m 0,10m 100kg
5m
0,5kg 1,5kg
4m 2m 4m
Exercices : moment de force
Exercice n°1
Claudius, Sam et Teheiura doivent équilibrer plusieurs balances anciennes pour actionner un mécanisme et remporter le totem d’immunité. Pour cela, ils disposent de 5 sacs de lests respectivement de 2,5kg, 3kg, 5kg, 10kg, 40kg qu’ils peuvent placer à n’importe quelle distance sur les balances. Les 5 balances sont les suivantes :
1m 2m
5kg 100kg
0,25m 10m
2kg 10m
1m 44kg
0,5m 0,10m 100kg
5m
0,5kg 1,5kg
4m 2m 4m
2,5kg 2m 3kg
4m
5kg 5m
10kg 0,5m 40kg 0,5m
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Exercices : énergie potentielle Exercice n°2
Bruce W, un marcheur de 80kg (vêtements compris), souhaite réaliser l’ascension du Mont Blanc (4809m).
Il entame l’ascension à la station des Houches (1008m) avec un sac de 13kg. En fin de journée,
il arrive au refuge du goûter (3835m). Le lendemain, il s’équipe plus légèrement (sac de 6kg) et termine l’ascension.
Estimez l’énergie potentielle totale de l’ascension du marcheur.
Sachant que le temps effectif de marche aura été de 20h, calculez la puissance moyenne (j/s ou W) développée par Bruce.
Exercices : énergie potentielle Exercice n°2
93*10*(3835-1008) + 86*10*(4809-3835) = 2629110 + 837640 = 3 466 750 j
3 466 750 j / 72000 s = 48W Energie potentielle (j) = m x g x H
Energie potentielle/temps = puissance moyenne (j/s ou Watt)
Bruce W, un marcheur de 80kg (vêtements compris), souhaite réaliser l’ascension du Mont Blanc (4809m).
Il entame l’ascension à la station des Houches (1008m) avec un sac de 13kg. En fin de journée,
il arrive au refuge du goûter (3835m). Le lendemain, il s’équipe plus légèrement (sac de 6kg) et termine l’ascension.
Estimez l’énergie potentielle totale de l’ascension du marcheur.
Sachant que le temps effectif de marche aura été de 20h, calculez la puissance moyenne (j/s ou W) développée par Bruce.
Exercices : Travail potentiel et résistance aérodynamique
Exercice n°3Un missile extraterrestre va raser New York, heureusement, Chuck Norris est dans la place.
Pour sauver la ville, celui-ci doit sauter et intercepter le missile à une hauteur de 3000m.
Pour prendre de l’élan et atteindre sa vitesse de pointe de 3000m/s, il décide de s’élancer du toit de l’Empire State building (381m).
Sachant que Chuck pèse 83kg, que son SCx est de 12, et que la densité de l’air ce jour là est d’environ 1,2 (14h23min35s ; 20°C), calculer l’énergie dont il aura besoin pour élever son
centre de masse et résister aux contraintes aérodynamiques.
E potentielle (j) = mgH
Resistance aéro (N) = ½ SCx p VxV 1kg=10N
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Exercices : Travail potentiel et résistance aérodynamique
Exercice n°383x10x2619 = 2 173 770 j Energie potentielle :
½ x SCx x p x V x V = 6 x 1,2 x 9 000 000 = 64 800 000 N (soit 6 480 000 kg) Ou : 0, le vent s’écarte devant Chuck, on appelle ça le respect!
Résistances aéro :
Un missile extraterrestre va raser New York, heureusement, Chuck Norris est dans la place.
Pour sauver la ville, celui-ci doit sauter et intercepter le missile à une hauteur de 3000m.
Pour prendre de l’élan et atteindre sa vitesse de pointe de 3000m/s, il décide de s’élancer du toit de l’Empire State building (381m).
Sachant que Chuck pèse 83kg, que son SCx est de 12, et que la densité de l’air ce jour là est d’environ 1,2 (14h23min35s ; 20°C), calculer l’énergie dont il aura besoin pour élever son
centre de masse et résister aux contraintes aérodynamiques.
Exercices Exercice n°2
2 escargots marathoniens de compétition disputent un 1000m. Chacun d’eux pèse 1kg.
Arnold, le 1er, glisse avec une VO2 de 6ml/kg/min. Son C pour 1000m est de 1,2 et sa VO2 de repos est de 3ml/kg/min.
Sylvester, le 2eme, glisse avec une VO2 de 6ml/kg/min. Son C pour 1000m est de 1,5 et sa VO2 repos est de 2ml/kg/min.
Qui de Arnold ou de Sylvester franchira le premier la ligne d’arrivée? Et en combien de temps?
Exercices : performance
Perf(m/min)=E/C= (A/t + VO2max – VO2 repos)/ C= (VO2exercice – VO2 repos) / C
Exercices : performance Exercice n°2
Arnold : (6-3)/1,2 = 2,5m/min ; (2,5/1000)*60 = 0,15km/h soit 6,66h pour 1000m soit 6,66 soit 6h et 39 min Sylvester : (6-2)/1,5=2,66m/min ; (2,66/1000)*60 = 0,16km/h soit 6,25h pour 1000m soit 6h et 15min 2 escargots marathoniens de compétition disputent un 1000m. Chacun d’eux pèse 1kg.
Arnold, le 1er, glisse avec une VO2 de 6ml/kg/min. Son C pour 1000m est de 1,2 et sa VO2 de repos est de 3ml/kg/min.
Sylvester, le 2eme, glisse avec une VO2 de 6ml/kg/min. Son C pour 1000m est de 1,5 et sa VO2 repos est de 2ml/kg/min.
Qui de Arnold ou de Sylvester franchira le premier la ligne d’arrivée en sachant qu’ils sont capables de maintenir le VO2max 7h? Et en combien de temps?
