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Le tir de précision

Posté par
lacryzz
23-03-19 à 15:23

Bonjour j'ai un DM de physique a faire pour mercredi et je bloque sur certaines questions.

On considérera que le référentiel terrestre peut être assimilé a un référentiel galiléen, et on négligera les frottements dans l'air.
Un tireur d'élite est posté sur le toit d'un bâtiment de hauteur h. Il vise une cible se trouvant au niveau du sol à une distance d. Son fusil lance des projectiles de masse m, qui sortent du canon a une vitesse v0.
Le repère sera choisi de telle sorte que l'origine est au niveau du sol, a la meme abscisse que le tireur ( je ne vois pas comment le représenter). L'axe des abscisses (Ox) est orienté dans la direction du tir vers la cible ; l'axe des altitudes (Oz est orienté vers le haut.
On appelle l'angle entre le vecteur vitesse initiale v0 et l'horizontale, comté positivement dans le sens trigonométrique. Ainsi, >0 correspond a un tir vers le haut et <0 à un tir vers le bas.

1)a. Exprimer les coordonnées du point de départ A de la balle , et celles de la cible B
b. Faire l'inventaire des forces s'exerçant sur la balle une fois sortie du canon du fusil, en déduire son accélération (vecteur) a
c. Déduire de tout cela les lois horaires du mouvement de la balle
d. Etablir l'équation de la trajectoire de la balle. De quelle nature est cette trajectoire ?
e. Faire un schéma où figureront les axes, A et B, l'angle et y dessiner la trajectoire de la balle

Voici le début de l'exercice et je bloque sur la question 1)a.
Les questions b. et c. sont faciles mais je bloque après sur la question d. et sur comment faire les schéma.

Merci d'avance pour ceux qui pourront m'aider
Lacryzz

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 11:38

Bonjour,

Je suppose que cette phrase :
" Il vise une cible se trouvant au niveau du sol à une distance d. "
signifie que le fusil est orienté selon la droite AB et donc que le vecteur vitesse initiale \overrightarrow V\!{_0} a aussi cette direction.
Dans ces conditions le projectile ne touchera pas le sol exactement au point B.

Le tir de précision

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 11:55

Merci beaucoup

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 12:12

Voici la suite de l'exercice :
2) Pour atteindre sa cible, le tireur doit ajuster l'angle. On cherche à savoir comment il fait s'y prendre quand le fusil est munidune lunette de visée dont l'ace est parallèle à celui du canon.
a. Déterminer l'angle 0 lorsque le tireur a sa cible exactement au centre du réticule (croix centrée dans le champ du viseur).

b. Déterminer les temps t1 que mettrait la balle pour aller du tireur à sa cible, en ligne droite, à la vitesse v0.

c. On suppose que le temps mis par la balle à atteindre la cible est pratiquement égal à t1
Calculer la déviation verticale z0 de la balle par rapport à la ligne droite.

Si vous pouviez m'aider pour ces questions sachant que j'ai fait ceci pour les questions 1c. et 1d.

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 12:26

1)c.
On a après avoir dérivé :
vx = v0cos
vz = -gt + v0sin
On en déduit la loi horaire :
x = v0tcos
z = -1/2gt2 + v0sin

1)d.
On a : t =x/v0cos
d'où,
z =  -1/2 gt2 + v0sin
et en remplaçant par t, on obtient :
z =  -gx2/2v02cos2 + xtan

merci pour votre aide
lacryzz

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 16:12

La question 1.c est à revoir.
Et 1.d qui dépend de 1.c est à revoir également.

Citation :

1)c.
vx = v0cos OK
vz = -gt + v0sin OK

On en déduit la loi horaire :
x = v0tcos OK
z = -1/2gt2 + v0sin Non

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 16:20

Effectivement pour z j'ai oublié le t en recopiant, on a :
z = -1/2 gt2 + v0tsin

Mais alors je ne vois pas ce qui est faux pour la 1d.

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 16:52

Citation :
z = -1/2 gt2 + v0tsin
Tu as corrigé une des deux erreurs, il en reste donc une.


Indication :
Quelle est la valeur de z(0) d'après ton équation horaire ?
Quelle est la valeur de z(0) d'après l'énoncé ?
Conclusion ?

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 17:00

Il fait donc rajouter h à la fin
Mais donc j'écris que à t=0 on a z = 0. Ok j'ai compris merci.
Est ce que vous pourriez m'aider pour la question s'il vous plaît ?
Merci

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 17:51

Citation :
Il fait donc rajouter h à la fin

Oui et l'équation horaire correctement écrite est donc :
z(t) = - (1/2) gt² + v0  sin(α)  t + h



Question 2.a :
Il s'agit d'exprimer l'angle α0 en fonction de h et d
Rien de bien compliqué !

Question 2.a : Relation entre vitesse, distance parcourue et durée ....

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 17:57

J'ai commencé à dire que x=d donc on a :
v0 t cos alpha = d <=> t = d/ v0cos
Mais après je sais pas s'il fait remplacer t dans z ou alors faire autre chose. J'avais pensé à écrire les lois horaires du mouvement de la cible pour ensuite écrire une égalité entre le z de la balle et le z de la cible et enfin trouver en fonction de h et d.
Après avoir fait les calculs on obtiendrait z' (pour la cible) qui vaut : z' = -1/2gt2
Et donc on aurait z = z'
D'où on a aussi
t= -h/v0sin
En égalisant les t on trouve : tan = -h/d ce qui peut être assez logique car est négatif étant donné que c'est un tir vers le bas.

Mais c'est peut être un peu compliqué

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 18:14

Question 2a)

Citation :

J'ai commencé à dire que x=d .... etc

C'est mal parti !
x est l'abscisse du projectile, c'est une variable comprise entre x=0 et x= xB
d est une constante telle que d=AB ( distance qui sépare les points A et B
Donc aucune raison de dire que x=d !



Comme indiqué dans mon post du 24-03-19 à 17:51 il ne faut pas aller chercher bien loin.
Considère le triangle AOB et établis la relation entre α0 , h et d
C'est juste un peu de géométrie niveau classe de 3ème.

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 18:24

Ah ok je vais essayer alors et je vous dis ce que j'ai trouvé

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 18:48

Dans le triangle OAB,
L'angle OAB = /2 -
cos OAB = h/d
Ce qui donne
sin = h/d
Effectivement c'est très simple.

Pour la 2b.
On a v0 = d/t1
donc t1 = d/v0
Easy aussi merci.
Après je bloque sur la 2c.

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 19:27

Citation :

Ce qui donne
sin = h/d
Effectivement c'est très simple.

Attention tout de même !
"h" et "d" sont des constantes positives
α0 (l'énoncé impose α0 , tu ne peux pas nommer cet angle autrement !) est une constante négative donc sin(α0) est négatif aussi.
On aura donc : sin(α0) = - h/d



Citation :
Pour la 2b.
On a v0 = d/t1
donc t1 = d/v0

On peut aller plus loin.
On vient de montrer que sin(α0) = - h/d ce qui équivaut à d = -h / sin(α0)
et par suite : t1 = d/v0 = -h / ( v0 sin(α0) )



Question 2c)
L'énoncé fait l'hypothèse que la durée de vol du projectile est approximativement égal à t1
Il te faut exprimer z(t1) et voir la différence obtenue par rapport au même temps de vol sur la trajectoire rectiligne AB

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 19:34

Mais le problème est que je trouve un angle négatif (je peux après l'ecrire en positif). On m'a donné comme valeur : h = 15.0  m
d= 200 m
v0 = 700 m.s-1
J'ai donc trouvé un angle de 4,3 degré mais ça me parait peu.
Après pour la 2b j'ai trouvé par moi même t1 = 286 ms et quand je fais votre méthode je trouve - 16 secondes 🧐 est ce normal ?

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 19:39

Sans l'énoncé complet je me déclare incompétent.

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 19:40

En calculant z(t1) je trouve 29,6 m
Et donc en calculant la position de B on trouve 199 m
Mais après comment je conclue ?

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 19:43

Je vous ai donné toutes les valeurs numériques et en effet je les avais oublié dsl

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 19:54

Mais j'ignore sur quelles questions on te demande des applications numériques.
J'ignore quel est l'angle de 4,3° dont tu parles.
J'ignore ce qu'est ce que tu nommes "ma méthode"

Bref, sans un minimum de rigueur je me redéclare incompétent.

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 20:10

En effet excuser moi.
On me demande une application numérique pour les questions  2a./b. et c.

Quand je parlais de ma méthode c'était pour la 2b. quand j'ai écris que t= d/v et j'ai trouvé un résultat différent que celui en passant par votre formule t= d/v sin

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 20:36

Question 2a)

On a trouvé :
sin(α0) = -h/d = -15/200 = -0,075
α0 = -4,30°
L'angle négatif correspond à un tir vers le bas (Voir l'énoncé à ce sujet)

Question 2b) :
t1 ( et non t !!!!) = d/v0 ( et non v!!!! ) = 200/700 = 0,286s = 286 ms
ou bien (voir mon post du  24-03-19 à 19:27)
t1  = d/v0 = -h / (v0 sin(α0)) = -15 / (700*(-0,075)) = -15 / -52,5 = 0,286s = 286 ms

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 20:39

Ok merci.
Que pensez vous de mon poste du
24-03-19 a 19:40 ?

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 20:43

Question 2c)

J'ai trouvé : δz0 = -gh² / (2 (V0)² sin²(α0))
δz0 = - 0,40m

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 20:48

Comment faites-vous pour trouver ce résultat ?

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 20:52


Citation :

Ok merci.
Que pensez vous de mon poste du
24-03-19 a 19:40 ?


Je n'obtiens pas le même résultat que toi pour z(t1)
Je ne comprends pas pourquoi tu cherches à calculer la position de B puisque apparemment on ne te la demande pas.

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 21:00

Je cherchais la position de B pour comparer mais apparemment ce n'est pas ce qu'il fait faire.
Et en effet je me suis trompé, je trouve z(t1) = 21m avec la constante g = 9,807 ms-2 (petit oubli de ma part mais qui ne change pas grand chose)
Mais après comment vous calculez z0 ?

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 21:02

Citation :
Comment faites-vous pour trouver ce résultat ?


J'utilise l'équation horaire :
z(t) = -(1/2)gt² + v0t + h
et je remplace la variable t par la constante t1=-h/(v0 sin(α0))
j'obtiens ainsi z(t1) en fonction de g, h, v0 et α0
et puisque la trajectoire en ligne droite s'arrête pour z=0 j'en déduis que δz0 = z(t1)

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 24-03-19 à 21:03

Je m'arrête pour ce soir.

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 21:06

Juste vous avez oublié sin dans la formule de z

Posté par
lacryzz
re : Le tir de précision 24-03-19 à 21:09

Mais en effet je trouve la même chose.
Je vous dis un grand merci pour toutes ces aides et ces explications que vous m'avez apporté.
MERCI !!
Lacryzz

Posté par
odbugt1
re : Le tir de précision 25-03-19 à 00:09

J'ai en effet oublié le terme sin(α) dans l'équation horaire.
Mais cela n'impacte pas le résultat car il ne s'agit que d'un oubli passager de recopie : J'ai bien tenu compte de ce terme dans mon calcul.

Posté par
Papy42520
re : Le tir de précision 14-10-23 à 13:49

Bonjour,
Dans les échanges, je pense qu'il y a lieu de corriger les écritures de la projection sur l'axe Oz du vecteur vitesse initiale par l'élève puis d'écrire sa transcription dans la formule de la chute libre des corps...
Un élève qui lit ce post sera induit en erreur à deux titres :

:-  en prenant la formulation telle quelle est par absence d'effort et

- en ne prenant pas connaissance qu'avant la formule il y a la réflexion à tenir pour qu'avec les données et les lois de la physique supposées connues et acceptées on la démontre à nouveau en tenant compte des conditions initiales (on ne tient pas compte de la résistance de l'air) de sa validité pour l'exercice !
Cordialement

Posté par
Papy42520
re : Le tir de précision 14-10-23 à 13:56

Papy42520 @ 14-10-2023 à 13:49

Bonjour,
Dans les échanges, je pense qu'il y a lieu de corriger le msg du 24-03-19 à 16:12 les écritures de la projection sur l'axe Oz du vecteur vitesse initiale par l'élève puis d'écrire sa transcription dans la formule de la chute libre des corps...
Un élève qui lit ce post sera induit en erreur à deux titres :

-  en prenant la formulation telle quelle est par absence d'effort et

- en ne prenant pas connaissance qu'avant la formule il y a la réflexion à tenir pour qu'avec les données et les lois de la physique supposées connues et acceptées on la démontre à nouveau en tenant compte des conditions initiales (on ne tient pas compte de la résistance de l'air) de sa validité pour l'exercice !
Cordialement



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