Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

Exo Méca

Posté par
Vtalz
05-03-21 à 16:37

Bonjour, alors voilà j'ai un exercice à faire pour la rentrée mais je n'y arrive pas vraiment...
Voici l'énoncé :
Le 30 juillet 2016, le cascadeur Luke Aikins (de masse m = 75,0 kg) a effectué un saut vertical sans parachute depuis une altitude de 7 620 m. Il s'est laissé tomber sans vitesse initiale.
Après Δt = 120 s de chute, il a été réceptionné par un filet à 76 mètres du sol. Sa vitesse était alors de 53,6 m.s-1.
a) En supposant qu'il ne subit que son poids, déterminer les équations horaires de sa vitesse et de sa position.
b) Montrer que sa chute dure T1 = 39.2 s. En déduire la norme de sa vitesse finale.
c) Retrouver cette valeur en utilisant l'énergie mécanique.
d) comparer T1 avec t, et la norme de la vitesse calculée avec celle donnée dans l'énoncé. Quelle hypothèse est fausse pour des chutes aussi hautes ?

Alors voilà pour la question b), je comptais utiliser 0,5 gt2=H-h mais on ne connait pas g...

En vous remerciant d'avance pour votre aide !

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 05-03-21 à 16:41

Autant pour moi ! g est une valeur universelle et vaut tout le temps 9,81

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 05-03-21 à 16:45

De ce fait en faisant le calcul, t=(2(H-h)/g), on obtient t=(2*(7620-76)/9,81)=39,21 soit environ 39,2 s, valeur donnée dans l'exercice, donc c'est bon

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 05-03-21 à 16:52

Pour la question c), on sait que la norme de la vitesse s'exprime par [Vx(t)]2+[Vy(t)2
Une fois qu'on a ceci, je ne sais pas quoi faire pour avoir la norme...
En vous remerciant d'avance !

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 05-03-21 à 17:10

Bonjour,

Je suggère que tu répondes à la question a).
Cela devrait t'aider pour la suite.

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 05-03-21 à 17:25

D'accord, alors pour la question a),  
D'après la 2e loi de Newton, F=mg=ma, et donc g=a.
Le mouvement de ce système est étudié dans un référentiel terrestre suppose galiléen.
Le vecteur accélération a comme coordonnées cartésiennes : ax=0 et az=-g.
Or le vecteur a = (d)/dt donc = vx=Cx et vz=-g.t+c
On sait que v0= vx0=v0.cos() et vz0=v0.sin()
On obtient donc par identification l'équation horaire de sa vitesse : = vx=v0.cos() et vz=-g.t+v0.sin()
Or =(dOG/dt), on a donc vecteur OG = x=v0.cos().t+Dx et z=-0,5g.t2+v0.sin().t+Dz
On sait que vecteur OG = x0=0 et z0=0
On obtient donc par identification l'équation horaire de sa position :
Vecteur OG= x=v0.cos().t et z=-0,5g.t²+v0.son().t

Mercii pour votre aide !

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 05-03-21 à 17:27

Désolé pour la rédaction, j'ai essayé de faire au mieux ...

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 05-03-21 à 17:46

Tu as traité le cas d'un mouvement parabolique dans un plan vertical avec une vitesse initiale formant un angle α avec l'horizontale.
Mais ici il s'agit d'une chute libre verticale sans vitesse initiale.
Il en résulte que les équations horaires de la vitesse et de la position sont fortement simplifiées.

On choisit le plus souvent comme repère un axe unique Oy vertical dirigé vers le bas et dont l'origine se trouve au niveau du sol.
Il te faut exprimer la vitesse et la position en fonction du temps :
v(t) = ......................
et
y(t) = .......................

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 05-03-21 à 17:54

v(t)=g.t
y(t)=0,5g.t²

Est-ce que ce serait ceci ?
Mercii

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 05-03-21 à 18:43

Si on choisit comme repère un axe vertical orienté vers le haut ( et non vers le bas comme j'ai dit précédemment ) avec origine au niveau du sol :
v(t) = - g t
y(t) = - (1/2) gt² + H

Ces deux équations se démontrent à partir des mêmes techniques que celles utilisées pour un mouvement parabolique.
On se sert de l'équation horaire de la position pour répondre à la première partie de la question b)
A la date t=θ :
y(θ) = - (1/2) gθ² + H
avec y(θ) = 76m  et  H = 7620m
On retrouve le résultat prévu par l'énoncé (θ = 39,2s)

Il suffit maintenant d'utiliser l'équation horaire concernant la vitesse pour répondre à la 2ème partie de la question  b)

Posté par
gbm Webmaster
re : Exo Méca 05-03-21 à 19:15

Bonsoir à vous deux,

@ Vtalz : pourrais-tu mettre à jour ton profil stp (tu n'es plus en première).

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 05-03-21 à 20:42

En utilisant l'équation horaire  concernant la vitesse, on obtient  y(0)=0 et z(0)=-0,5g.t²+v0.sin().t

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 05-03-21 à 20:44

Et d'accord gbm, je crois que c'est bon mercii

***Edit gbm : je confirme, merci !***

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 06-03-21 à 00:02

Je vais dormir, bonne soirée à vous, je reprends demain !

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 06-03-21 à 00:42

Citation :
En utilisant l'équation horaire  concernant la vitesse, on obtient  y(0)=0 et z(0)=-0,5g.t²+v0.sin().t

Je ne comprends pas la différence que tu fais entre y(0) et z(0).
J'ignore totalement ce que peut être " sin() "



Pour répondre à la question posée on utilise l'équation horaire concernant la vitesse :
v(t) = - g * t
A la date t = θ :
v(θ) = - g * θ
v(39,2) = - 9,8 * 39,2 = -384 m/s
Algébriquement la vitesse est négative parce que le vecteur vitesse est dirigé vers le bas alors que le repère choisi est dirigé vers le haut.
La norme de la vitesse est une grandeur positive dont la valeur est égale à 384 m/s

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 06-03-21 à 13:24

D'accord mercii !
Pour sin () c'était sinus (alpha) mais je ne comprenais pas comment l'utiliser alors qu'on n'a pas d'angle ...
Nous avons du coup répondu aux 2 premières questions ? Pour la c) c'était juste une aide pour trouver la norme je pense, non ?
Il reste donc la question d) à faire.
Merci beaucoup pour votre aide !

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 06-03-21 à 17:02

odbugt1 @ 05-03-2021 à 18:43

Si on choisit comme repère un axe vertical orienté vers le haut ( et non vers le bas comme j'ai dit précédemment ) avec origine au niveau du sol :
v(t) = - g t
y(t) = - (1/2) gt² + H

Ces deux équations se démontrent à partir des mêmes techniques que celles utilisées pour un mouvement parabolique.
)


Je viens seulement de comprendre en relisant plusieurs fois, au départ je pensais que ceci était seulement l'équation horaire de la vitesse et non celle de la position, pour moi il restait encore la 2e partie de la question a) à faire, ce que j'ai essayé de faire sans comprendre ici

Vtalz @ 05-03-2021 à 20:42

En utilisant l'équation horaire  concernant la vitesse, on obtient  y(0)=0 et z(0)=-0,5g.t²+v0.sin().t

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 06-03-21 à 17:44

Question c)
Je pense qu'il s'agit plutôt de tester ta capacité à utiliser l'énergie mécanique !

Question d)
Que propose tu ?

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 06-03-21 à 18:07

Alors, pour la question d), nous avons t1=39,2 s
t=120s
La norme de la vitesse = 384 m/s
Et enfin dans l'énoncé 53,6 m/s
Je pense que l'hypothèse que nous avons calculé est fausse. Il est impossible pour un homme d'atteindre une vitesse de 380m/s, sachant que la vitesse maximale est de 55 m/s
Donc l'hypothèse de l'exercice, disant que la chute dure 120s avec une vitesse maximale de 53,6 m/s me semble plus évidente que celle que nous avons calculé, avec une chute durant 39,2 s pour une vitesse maximale de 380m/s

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 06-03-21 à 18:25

Effectivement la vitesse calculée (384 m/s) est incompatible avec celle mesurée (53,6 m/s)
De même la durée de la chute calculée (39,2s) est incompatible avec celle mesurée (120s)
On peut faire confiance aux mesures ce qui implique que les valeurs trouvées par le calcul sont inexactes.

On demande (Cf énoncé) :
Quelle hypothèse est fausse pour des chutes aussi hautes ?
En précisant cette question on pourrait la reformuler ainsi :
Quelle hypothèse, présente dans l'énoncé, est fausse pour des chutes aussi hautes ?

A ton avis ?

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 06-03-21 à 18:52

Son altitude au départ ?
Elle serait plus petite que les  7620 m indiqué par l'exercice ?

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 06-03-21 à 19:38

Informations ici -->  
Plusieurs vidéos sont disponibles sur internet.

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 06-03-21 à 19:43

D'accord merci, donc ce serait 56 m/s et non 53,6 comme dit dans l'énoncé si je ne me trompe pas ?

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 06-03-21 à 20:12

Non
56 m/s et 53,6 m/s sont des valeurs approchées qui ne diffèrent entre elles que de 4% environ ce qui n'explique pas l'énorme différence entre les résultats calculés et les résultats mesurés.

La réponse que tu cherches n'est pas une valeur numérique erronée dans l'énoncé.
Cette réponse figure dans l'énoncé. Il suffit de le lire attentivement.

Posté par
Vtalz
re : Exo Méca 08-03-21 à 21:59

Bonsoir, je me permets d'envoyer ce dernier message pour cette exercice, je tenais juste à vous remercier pour votre aide !
Elle m'a permis de mieux comprendre l'exercice et donc de m'améliorer !
Je vous remercie énormément, bonne continuation et bon courage à vous, peut être à une prochaine fois qui sait

Posté par
odbugt1
re : Exo Méca 09-03-21 à 08:41

OK
Je suppose, bien que tu n'en dises rien, que tu as finalement trouvé la réponse attendue à la question d)
Bonne continuation.



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 245 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !