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Chute depuis un hélicoptère

Posté par
lulunb
25-02-20 à 18:16

Bonjour j'ai un exercice ou on me demande la vitesse d'un objet quand il touche le sol après être tombé d'un hélicoptère (on néglige les forces de frottements).
Dans le premier cas l'hélicoptère est immobile: je sais faire (intégrer avec a=g avec un axe orienté vers le bas etc...).
Puis dans un deuxième cas l'hélicoptère est en mouvement horizontal à 180 km/h lors de la chute de l'objet.
Et la je sais pas trop quoi répondre... Vous auriez une piste svp?

Merci d'avance ^^ !

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 25-02-20 à 18:17

(l'altitude est donnée :200m)

Posté par
vanoise
re : Chute depuis un hélicoptère 25-02-20 à 18:23

Bonsoir
Tu peux étudier le mouvement dans un repère fixe par rapport à la terre.
Pas de problème je pense pour la chute libre verticale ; le théorème de l'énergie cinétique donne directement le résultat.
Dans le deuxième cas, il faut étudier le mouvement dans un repère fixe par rapport à la terre avec un axe Ox horizontal au niveau de la terre et un axe vertical orienté vers le haut. En prenant comme instant initial le début de la chute, les coordonnées initiale sont :
xo=0 ; yo=h=200m
vitesse initiale égale à celle de l'hélicoptère :
vxo=180km/h ; vyo=0
Je te laisse continuer...

Posté par
gbm Webmaster
re : Chute depuis un hélicoptère 25-02-20 à 18:39

Bonsoir,

En complément de la réponse de vanoise (que je salue également), ci-jointe une fiche sur le forum qui peut donner quelques éléments : Mouvement dans un champ de pesanteur : chute libre verticale

A adapter bien évidemment aux conditions initiales rappelées par vanoise.

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 25-02-20 à 19:12

Ok donc j'ai trouvé pour les positions:
x(t)=vot
y(t)=-1/2gt²+h

Mais je ne vois pas comment extraire t...

Posté par
vanoise
re : Chute depuis un hélicoptère 25-02-20 à 19:17

Tu peux commencer par déterminer la date d'arrivée au sol : elle correspond à y=0.
vx est connue ; tu peux obtenir vy à l'arrivée au sol connaissant t à l'arrivée au sol. Pour finir : tu sais sûrement obtenir la norme du vecteur vitesse connaissant vx et vy...

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 25-02-20 à 19:21

Ok je vais voir ça

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 25-02-20 à 19:28

Parfait donc théorème de pythagore

|v|= racine de vx²+vy²= 63m/s soit  226 km/h ?

Posté par
vanoise
re : Chute depuis un hélicoptère 25-02-20 à 19:37

Je n'obtiens pas ce résultat. Peux-tu détailler ton calcul ?
Remarque : la méthode que je t'ai indiquée permet une étude complète du mouvement de chute. Si la seule question de l'exercice porte sur la vitesse d'arrivée au sol, il est un peu plus rapide d'appliquer le théorème de l'énergie cinétique...

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 29-02-20 à 15:38

vanoise @ 25-02-2020 à 19:37

Je n'obtiens pas ce résultat. Peux-tu détailler ton calcul ?
Remarque : la méthode que je t'ai indiquée permet une étude complète du mouvement de chute. Si la seule question de l'exercice porte sur la vitesse d'arrivée au sol, il est un peu plus rapide d'appliquer le théorème de l'énergie cinétique...


Pour la question 1 je vois comment utiliser le théorème de l'énergie cinétique pour la deuxième c'est moins clair...

Posté par
vanoise
re : Chute depuis un hélicoptère 29-02-20 à 15:43

Le poids est une force conservative ; quelle que soit la trajectoire, le travail s'écrit toujours :
W=m.g.h
où h est la diminution d'altitude entre l'état final et l'état initial. Que la vitesse initiale soit nulle (premier cas) ou pas (second cas), la variation d'énergie cinétique est la même.
Seule différence entre les deux cas : l'énergie cinétique initiale n'étant pas la même dans les deux cas, l'énergie finale est aussi différente.

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 29-02-20 à 16:01

Je réfléchis à ça merci mais j'ai un peu de  mal à écrire mes équations :s ^^

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 29-02-20 à 16:11

Je peux écrire que à t=0
E=1/2 mv²+mgh
Puis à t final
E= 1/2 mv(2)² ?

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 29-02-20 à 16:16

J'obtiens alors v(2)=66,8 m/s soit 240 km/h...

Posté par
vanoise
re : Chute depuis un hélicoptère 29-02-20 à 16:29

Tu ne m'as pas très bien compris. De façon générale pour une chute sans frottement avec une trajectoire quelconque :

E_{cfinal}-E_{cinitial}=m.g.h\quad \text{soit}\quad\frac{1}{2}m.v_{f}^{2}-\frac{1}{2}m.v_{i}^{2}=m.g.h

v_{f}=\sqrt{v_{i}^{2}+2.g.h}

Premier cas : chute verticale avec vitesse initiale nulle :

v_{f}=\sqrt{2.g.h}=62,6m/s

Second cas avec vitesse initiale de 50,0m/s :

v_{f}=\sqrt{v_{i}^{2}+2.g.h}=\sqrt{50^{2}+2.9,81.200}=80,1m/s

Posté par
lulunb
re : Chute depuis un hélicoptère 29-02-20 à 16:37

D'accord, je n'avais pas vu ça comme ça, merci encore.

ps: tu risques de me revoir sur le forum!



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