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mrua

Posté par
Arion
29-11-14 à 22:31

Bonjour à tous,

Lors des révisions, je me retrouve bloqué à un exercice:

"Un avion vole horizontalement à 1200 mètres d'altitude, avec une vitesse de 450km/h et lâche une bombe. On demande:
- la durée de la chute de la bombe
- déterminer la portée de cette bombe
-déterminer l'endroit où se trouve l'avion
- Calculer la vitesse résultante au moment de l'impact

J'ai déjà essayé de trouver la durée: c'est 15,64 m/s car j'ai utilisé la formule: t= racine carré de 2*H/G
Pour l'endroit, j'ai converti la vitesse: 450*1000/3600= 125 m/s et j'ai multiplié par la durée de la chute de la bombe et je trouve 1955 m.
Mais pour le reste,je ne trouve pas.

Pouvez-vous m'aider s'il vous plaît ?
Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : mrua 30-11-14 à 07:50

Bonjour,

Il serait bon de reprendre en précisant bien ce que tu fais.
. Un référentiel
. Dans ce référentiel un système d'axes, c'est-à-dire une origine, un axe horizontal et un axe vertical (dans quel sens ?)
1) Le mouvement de l'avion
Il vole horizontalement avec une vitesse uniforme
Donc les équations horaires de son mouvement ne sont pas difficiles à établir (dans le système d'axes que tu auras choisi)
2) Le mouvement de la bombe
Quel est le bilan des forces qui lui sont appliquées pendant la chute libre ?
Je suppose que l'on négligera par la suite certaines forces...
Quel est son mouvement en projection sur un axe horizontal ?
Quel est son mouvement en projection sur un axe vertical (celui que tu as choisi, avec le sens que tu as choisi) ?

Une durée n'a pas le m/s comme unité
"L'endroit" : réponds-tu à la deuxième ou la troisième question ?

Allez... un peu de méthode !

Posté par
Arion
mrua 30-11-14 à 11:30

Bonjour

Tout d'abord, merci de votre réponse.

Pour le référentiel, pour l'axe des x, ce serait  la portée de la bombe. Et pour l'axe des y, j'aurais mis l'altitude.

1) pour l'équation du mouvement de l'avion, ce serait: v*h, je pense.
2) pour le mouvement de la bombe, il y a la gravité comme force, les frottements de l'air mais elles sont négligeables.

Et pour l'endroit, je réponds à la troisième question.
Mais je n'ai pas bien compris pour le"mouvement de projection sur un axe horizontale et verticale"  

Posté par
Coll Moderateur
re : mrua 30-11-14 à 12:46

Alors, on reprend.

Référentiel : terrestre supposé galiléen

Repère dans ce référentiel :
Origine : O, au sol, à la verticale de l'avion à l'instant t = 0 s qui est l'instant où l'avion lâche la bombe
Axe Ox : intersection du sol avec le plan vertical dans lequel vole l'avion. Sens de Ox : positif dans le sens de déplacement de l'avion
Axe Oy : vertical, orienté positivement vers le haut.

L'avion vole horizontalement et à vitesse uniforme
À l'instant t = 0 s l'avion se trouve en xA(0) = 0 et yA(0) = h = 1 200 m
Il vole à la vitesse uniforme \vec{v} et donc
il a une vitesse horizontale dont les composantes sur les axes ont pour intensité :
. sur l'axe Ox : vAx(t) = v
. sur l'axe Oy : vAy(t) = 0

À l'instant t 0 l'avion se trouve au point
xA(t) = v.t
yA(t) = h

Si l'on compte les durées en secondes (ce qui semble raisonnable) il faudra exprimer la vitesse en mètres par seconde.
450 km/h : que vaut la conversion de cette vitesse en mètres par seconde ? Je suppose à partir de maintenant que v est exprimée en mètres par seconde.

La bombe
À l'instant t = 0 s elle se trouve au point
xB(0) = 0
yB(0) = h = 1 200 m
et elle a une vitesse horizontale dont les composantes sur les axes ont pour intensité :
. sur l'axe Ox : vBx(0) = v
. sur l'axe Oy : vBy(0) = 0

En chute libre, elle est soumise
. à son poids
. à la poussée d'Archimède
. à la résistance de l'air (forces de frottement...)

On négligera poussée d'Archimède et résistance de l'air (ce qui est pour cette dernière une approximation importante)

Le poids :
. force verticale
. orientée vers le bas
. d'intensité m.g en notant m la masse de la bombe et g l'intensité de l'accélération due à la pesanteur

En appliquant la deuxième loi de Newton, ou principe fondamental de la dynamique, que vaut l'accélération de la bombe quand elle est en chute libre ?

Posté par
Arion
re : mrua 01-12-14 à 22:22

Alors, en ce qui concerne la conversion de vitesse, étant donné que c'est 450km/h, on fait 450*1000=450000 /3600= 125 m/s.

La deuxième loi de Newton, c'est la somme de force= f*g. Mais si, on simplifie, on remarque que a=g
Donc ici, je pense que l'accélération vaut 9,81m/s2 car g vaut 9,81. Est-ce correct ?

Posté par
Coll Moderateur
re : mrua 02-12-14 à 07:55

Oui, le module de la vitesse initiale (qui est la vitesse de l'avion) vaut bien v = 125 m.s-1

Oui pour le module de l'accélération à laquelle est soumise la bombe pendant la chute libre.
Mais attention ! L'accélération est aussi une grandeur vectorielle ; il ne suffit pas de considérer son module

L'accélération de la bombe \vec{a_B}
. a pour direction la verticale
. a un sens vers le centre de la Terre (à peu près...) donc vers le bas
. a pour module a = g 9,8 m.s-2

Donc, dans le système d'axes que tu as choisi, l'accélération de la bombe vaut :
aBx = 0
aBy = - g
______

Il est donc possible maintenant de trouver les équations horaires du mouvement de la bombe :
Pour la vitesse :
vBx(t) = ...
vBy(t) = ...

et pour la position de la bombe :
xB(t) = ...
yB(t) = ...

À toi !

Posté par
Arion
re : mrua 03-12-14 à 06:47

Pour la vitesse, je pense que ce sera  v = t*g car étant donné qu'il est en chute libre, il accélère chaque seconde
ce sera 153 m/s, non ?

Mais pour l'endroit de la bombe, on connait la vitesse, et on la multiplie par rapport au temps de chute. ca fait
153*15,64=2399 m, je pense.

Posté par
Coll Moderateur
re : mrua 03-12-14 à 07:52

On cherche à cette étape non pas des résultats numériques mais des fonctions.
Fonctions du temps.

La vitesse de la bombe est une fonction du temps (elle n'a pas la même vitesse à chaque instant)

De même la position de la bombe est une fonction du temps (sa position dépend de l'instant considéré)

Les écritures peuvent être celles que j'ai indiquées :

Citation :
Pour la vitesse :
vBx(t) = ...
vBy(t) = ...

et pour la position de la bombe :
xB(t) = ...
yB(t) = ...


Je donne la solution pour la vitesse de la bombe.

\left \lbrace \begin{array}{ccc}a_{Bx}&=&0 \\a_{By}&=&-\,g \end{array}

On déduit par intégration que la vitesse vaut :

\left \lbrace \begin{array}{ccc}v_{Bx}(t)&=&\rm{constante1} \\v_{By}(t)&=&-\,g.t\,+\,\rm{constante2} \end{array}

Pour trouver les valeurs des deux constantes, on considère les conditions initiales :

\left \lbrace \begin{array}{ccc}v_{Bx}(0)&=&v \\v_{By}(0)&=&0 \end{array}

On en déduit que
\rm{constante1}\,=\,v
et que
\rm{constante2}\,=\,0

si bien que la vitesse de la bombe est donnée par ces deux équations :
\left \lbrace \begin{array}{ccc}v_{Bx}(t)&=&v \\v_{By}(t)&=&-\,g.t \end{array}
____________

À toi de faire de même pour la position.
\left \lbrace \begin{array}{ccc}x_{B}(t)&=&... \\y_{B}(t)&=&... \end{array}

Posté par
Arion
re : mrua 04-12-14 à 06:32

Pour la position de la bombe,
Xb(t) = t*v
yb (t) = je ne sais pas

Posté par
Coll Moderateur
re : mrua 04-12-14 à 07:42

Il faudrait peut-être que tu apprennes ton cours !

Je donne la solution pour la position de la bombe.

On connait donc la vitesse de la bombe en fonction du temps :
\left \lbrace \begin{array}{ccc}v_{Bx}(t)&=&v \\v_{By}(t)&=&-\,g.t \end{array}

On déduit par intégration que la position vaut :

\left \lbrace \begin{array}{ccc}x_{B}(t)&=&v.t\,+\,\rm{constante3} \\y_{B}(t)&=&-\,\dfrac{1}{2}g.t^2\,+\,\rm{constante4} \end{array}

Pour trouver les valeurs des deux constantes, on considère les conditions initiales :

\left \lbrace \begin{array}{ccc}x_{B}(0)&=&0 \\y_{B}(0)&=&h \end{array}

On en déduit que
\rm{constante3}\,=\,0
et que
\rm{constante4}\,=\,h

si bien que la position de la bombe est donnée par ces deux équations ("équations horaires" de la bombe) :
\left \lbrace \begin{array}{ccc}x_{B}(t)&=&v.t \\y_{B}(t)&=&-\,\dfrac{1}{2}g.t^2\,+\,h \end{array}
____________

Il me semble que tu as maintenant tout ce qui est nécessaire pour répondre aux quatre questions.
Pour chacune, merci d'indiquer clairement le numéro de la question
N'oublie surtout pas les unités qui accompagnent les valeurs numériques des grandeurs.



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