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Energie-Chute d'un parachutiste
Bonjour je voudrais de l'aide pour un exercice en physique s'il vous plaît :
Un parachutiste de masse m=80.0kg saute d'une montgolfière sans vitesse initiale.
(va=0m/s) à une altitude de h& = 4500m par rapport au sol. il ouvre son parachute à une altitude h2=1000m. On étudie sa chute entre ces 2 événements ( point A et point B ) .
Etude n1 : On néglige la force de frottements et la poussé d'Archimède.
1) Faire le bilan des forces lors de la chute sur un schémas sans souci d'échelle.
2) Calculer l'énergie potentielle de pesanteur EPPA du parachutiste par rapport au sol lorsqu'il est dans le ballon puis l'énergie potentielle de pesanteur EPPB au moùent où il ouvre le parachute par rapport au sol.
3) Définir l'énergie mécanique du parachutiste lors de la chute
justifier que l'énergie mécanique en A est égale à celle en B : Ema = Emb
Calculmer cette valeur
4) Montrer que l'énergie cinétique ECB lorsqu'il ouvre son parachute est égale à 2,75*106J
5) En déduire sa vitesse Vb. Exprimer Vb en km/h.
Etude n2: La force de frottements n'est plus négligée. On la supposera constante. La poussée d'Archimède est négligée.
6) Faire le bilan des forces lors de la chute sur un schéma sans souci d'échelle.
7) Donner l'expression du travail du poids Wab(P) en fonction de m, g, h1 et h2 et l'expression du travail des forces de frottement Wab(F) en fonction de f, h1 et h2 lors de la chute de A vers B.
8) Énoncer le théorème de l'énergie cinétique lors de la chute A à B.
9) La vitesse du parachutiste lors de l'ouverture du parachute est Vb=200km/h. En déduire la valeur de f de la force de frottements.
Bonjour Turkish,
et tu proposes quoi comme réponses ? voir le point Q01 de la foire aux questions 
[lien] (clique sur la maison).
Cet exercice contient de nombreuses questions de cours : où en es-tu de ce côté-là ?
Bonsoir Je viens de m'inscrire juste aujourd'hui c'est pour cela^^
Pour
L'étude 1 :
1 )J'ai trouvé Bilan de forces : P(poids)
2) Eppa = m * g * h1
= 80*9.8*4500
= environ 3.53*10^6 J
Eppb = m * g* h2
= 80*9.8*1000
= 0.78*10^6 J
3) L'énergie mécanique c'est égale à la somme de l'énergie cinétique avec l'énergie de pesanteur
Ema=Eppa+Eca=m*g*h1+0
car la vitesse étant nulle en A, l'énergie cinétique est également nulle
Emb=Eppb+Ecb=m*g*h2 +(1/2)*m*Vb²
Puis je bloque pour Vb et pour la question 4
Pour l'étude 2:
La force de frottements n'est plus négligée. On la supposera constante. La poussée d'Archimède est négligée
1) Bilan des forces : - F (frottement)
- P ( poids )
2) Je sais qu'il faut utilisé la 2ème lois de Newton : Somme des travaux = masse * accélération
Mais je ne comprends pas ^^
Merci
Bonjour Turkish,
tes réponses pour le cas no 1 (pas de frottement) sont correctes pour les expressions littérales du moins, car je n'ai pas fait les applications numériques question par question, seulement pour les 4 et 5) ; normalement tu aurais dû finir ce cas.
Pour le cas no 2 (frottement constant), tu écris " Somme des travaux = masse * accélération " : mais le produit masse * accélération est égal à la somme des forces, pas celle de leurs travaux... revois ton cours.
1 - bilan des forces : il n'y a que le poids mg.
2 - L'énergie potentielle de pesanteur,Epp, pour une masse m soumise au champ de pesanteur g, est Epp = mgz, où z est l'altitude par rapport au sol (donc pour z = 0 on a Epp = 0, mais on peut la prendre nulle en un autre endroit, ce n'est qu'une convention). Ici l'axe Oz qui mesure l'altitude est orienté vers de haut, car si z augmente l'énergie potentielle de pesanteur doit augmenter (on reste au voisinage de la surface terrestre bien sûr).
Donc Epp(A) = mgh1, Epp(B) = mgh2.
3 - L'énergie mécanique est Em = Epp + Ec, où Ec = mv2/2 est l'énergie cinétique de la masse m animée de la vitesse v. Pour une force conservative (donc qui dépend d'une énergie potentielle), l'énergie mécanique se conserve au cours du déplacement. C'est le cas du poids, donc Em(A) = Em(B).
4 - En A, pas de vitesse donc Ec(A) = 0 ; en B on a une énergie cinétique Ec(B) = mvB2/2
La conservation de Em donne mgh1 = mgh2 + Ec(B), ce qui donne Ec(B) = mg(h1 - h2) = 2,75.106 J.
5 - mvB2/2 = 2,75.106 J donne vB = 262 m.s-1 soit 943 km.h-1. Deux remarques :
a) Il aurait été préférable à mon avis de continuer le calcul littéral et écrire vB = 
[2g(h1-h2)] ;
b) Cete vitesse est celle d'un avion qui vole en palier à 10 km d'altitude... pauvre parachutiste.
6 - nouveau bilan : le poids, constant, vertical et dirigé vers le bas ; la force f, constante qussi, verticale et dirigée vers le haut.
7 - le travail du poids entre h1 et h2 est Wpoids = mg(h1-h2), il est positif car le poids est ici une force motrice ;
le travail de f est Wf = -f(h1-h2), il est négatif car f est (toujouts) une force résistive.
8 - Théorème de l'énergie cinétique : La variation d'énergie cinétique entre deux points A et B de la trajectoire est égale à la somme des travaux de chacune des forces entre ces deux points.
Comme on a tjs vA = 0, ce théorème donne mvB2/2 = (mg - f).(h1 - h2).
9 - On en tire, en poussant le calcul littéral jusqu'au bout :
f = m[g - (0,5.vB2)/(h1-h2)].
Pour l'application numérique attention : la vitesse vB doit être convertie en m.s-1 : 200 km.h-1 = 55,6 m.s-1 et on obtient f = 750 N (élevée à mon avis).
Maintenant, j'ai une remarque inportante à faire :
Cette force de frottement constante ne peut en aucun cas provenir de la résistance de l'air, car celle-ci dépend de la vitesse de déplacement (quand une voiture est à l'arrêt, la résistance de l'air qui s'exerce sur elle est nulle... si elle se déplace à la vitesse v, la résistance de l'air se traduit par une force qui s'oppose au mouvement, mais dont la norme dépend de la vitesse , selon une loi plutôt complexe, car cela dépend de la vitesse elle-même, et aussi de la forme du véhicule (coefficient de pénétration dans l'air, qui oblige les constructeurs de voitures de course à leur donner une forme particulière pour minimiser ces frottements).
Faire croire à des élèves de terminale que la résistance de l'air se traduit par une force constante est une faute grave de la part de ton professeur...
BB.
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