II/ Etude des forces agissant sur le ballon lorsqu'il est maintenu sous l'eau

Mouvement et interaction / Chap. I : La gravitation, modélisation des actions. 17/03/2020

Devoir maison à rendre avant dimanche 22 mars 22h00 dans mon casier sur l'ENT.

Option 1 ( la meilleure, mais pas la plus simple) : un fichier Word ou traitement de texte de open office.

Option 2 : une copie propre photographiée.

Consignes :

Heure n°1 : on essaie de faire le devoir sans le cahier (entrainement DNB)

Heure n°2 : On recopie au propre dans Word (on peut s'aider du cahier si on le souhaite) Ensuite, on envoie la réponse avant dimanche soir.

Lundi 23 mars, une correction sera postée.

PARTIE I : Le Waterpolo.

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 maîtriser le ballon.

I/ Etude des forces agissant sur le ballon immobile sur l'eau.

1°) Etablis le diagramme objet-interaction du ballon lorsqu'il flotte sur l'eau.

2°) Quelles sont les deux forces qui agissent sur le ballon? On précisera pour chacune d'elle les 4 caractéristiques (sachant que Poids du ballon = Force Terre/Ballon )

3°) Reproduire le schéma et représenter ces deux forces, vous préciserez l'échelle choisie.

II/ Etude des forces agissant sur le ballon lorsqu'il est maintenu sous l'eau

Une faute courante au waterpolo est de maintenir le ballon entièrement sous l'eau Doc1 : Ballon waterpolo

Doc3 : Notions d'interactions.

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 une partie d'un système

Doc4 : Ballon sous l'eau

Doc5 : La poussée d'Archimède.

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 qu'on appelle la "poussée d'Archimède".

Pour trouver la valeur de cette force, on utilise la formule suivante :

F

Données :

ρeau = 1 kg/L (densité de l'eau) V est le volume d'eau déplacée (en L) g = 9,82 N/kg (intensité de pesanteur) Doc2 : Propriété d'un ballon.

Masse 420 g

Volume 5,5L

Circonférence 69 cm

Poids 4N

Pression

intérieure 90 kPa

1°) Etablis le diagramme objet-interaction du ballon lorsqu'il est maintenu sous l'eau.

2°) Calcule en newton l'intensité de la force appelée "poussée d'Archimède".

3°) Représente avec 3 couleurs différents après avoir décalquer le schéma suivant les 3 forces s'exerçant sur le ballon. (on prendra 1cm pour 10N)

F

F

F

4°) Voici la chronophotographie du mouvement du ballon si on enlève la main lorsqu'il qu'il sort de l'eau.

Entoure les adjectifs qui permettent de décrire ce mouvement.

Rectiligne Curviligne Circulaire

Accéléré Uniforme Ralenti

Justifier les adjectifs choisis :

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Doc 6 :

Partie II : Dans la station spatiale internationale : ISS.

5 février 2017 1°) L'astronaute semble flotter dans l’ISS. Peut-on alors dire

qu’il n'est plus attiré vers la Terre ? Justifier.

2°) La station spatiale internationale tourne autour de la Terre.

Elle effectue un tour complet en 1h et 30 min.

a) Décrire le mouvement de l'ISS (trajectoire et allure)

b) Calcule la vitesse de la station sur son orbite en km/h puis compare à la valeur annoncée dans l'article.

Aide : périmètre d'un cercle = 2x π xR Calcul d'une vitesse : v = d

∆ t

Rayon Terre+ ISS = 6300+450 = 6750km ( Le dessin n'est pas à l'échelle)

c) Convertir en km/s

3°) On veut représenter la force de la Terre sur L'ISS.

a) En utilisant la formule de Newton et les données de l'énoncé, montrer que la valeur de cette force est de 3,5^x10⁶N

La vie dans l’ISS :

Thomas Pesquet, a rejoint la station ISS le 17 nov. 2016 pour une période de 6 mois.

La station ISS tourne a grande vitesse autour de la terre (28 000 km/h) à une altitude de 450km du Sol.

Thomas voit le jour se lever 15 fois en 24h. Au delà des nombreuses expériences qu'il réalise, il prend de nombreux clichés de notre planète qu'il diffuse sur Twitter ( @Thom_astro )

G = 6,67.10^-11 N.m².kg^-2

Masse Terre = 6.10²⁴ kg Masse ISS = 400 tonnes Rayon Terre = 6300 km

b) Reproduire le schéma puis représenter en vert cette Force avec l'échelle : 1 cm <> 1^x10⁶ N c) L'ISS attire t elle aussi la terre? Justifier.