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vit esse objet lancé sur la lune

Posté par
torsiond1couy
18-04-22 à 17:59

Bonjour,
"Supposons que nous nous trouvions sur la lune (g=1,6 m/s2). Deux masses m1 et m2,
initialement posées sur le sol et respectivement de 3 et 6 kg, sont lancées en même temps
verticalement vers le haut avec la même vitesse dont la norme est de 20 m/s.
Quelle est, dans ce cas, l'affirmation correcte ?
A. Les deux masses atteindront la même hauteur mais pas en même temps.
B. Les deux masses atteindront la même hauteur en même temps.
C. La masse m1 atteindra une plus grande hauteur que la masse m2.
D. La masse m2 atteindra une plus grande hauteur que la masse m1
"
La réponse était la A .
= -(20)^2  m/s /  3.2 m/s2
= -400/ -3.2 = 135 m

Donc ça veut dire n'importe quel objet un haricot rouge ou un char lancé en même temps à 20 m/s chacuns arriveront en même temps à 135m de hauteur sur la Lune avant de retomber beaucoup plus lentement vu la faible gravité?

merci

vit esse objet lancé sur la lune

Posté par
vanoise
re : vit esse objet lancé sur la lune 18-04-22 à 18:53

Bonsoir

Attention : la bonne réponse est la "A" du document fourni en photocopie mais la "B" du document tel que tu l'as copié. Pour qu'il n'y ait pas d'ambiguïté, la bonne réponse est :
Les deux masses atteindront la même hauteur en même temps.
Attention : cela serait vrai aussi sur terre sous réserve que les forces de frottements exercées par l'air puissent être négligées devant le poids. Cela suppose des objets denses et des hauteurs de chutes pas trop importantes.
PS : au fait : tu pourrais faire la démonstration ?

Posté par
torsiond1couy
re : vit esse objet lancé sur la lune 19-04-22 à 10:56

vanoise @ 18-04-2022 à 18:53

Bonsoir

Attention : la bonne réponse est la "A" du document fourni en photocopie mais la "B" du document tel que tu l'as copié. Pour qu'il n'y ait pas d'ambiguïté, la bonne réponse est :
Les deux masses atteindront la même hauteur en même temps.
Attention : cela serait vrai aussi sur terre sous réserve que les forces de frottements exercées par l'air puissent être négligées devant le poids. Cela suppose des objets denses et des hauteurs de chutes pas trop importantes.
PS : au fait : tu pourrais faire la démonstration ?

On est d'accord pour les frottements de l'air, on a l'impression qu'elle sont systématiquement négligés. Car dans la logique un objet trop léger ou trop grand aura un frottement avec l'air le ralentissant dans la montée comme la descente d'ailleurs ?
La démonstration ne passe par le fait de calculer la hauteur max var x = (vf^2 -vi^2) /2a  avec vf = 0 ? La démonstration est implicitement fait par le fait qu'on n'utilise pas les masses des deux deux objets dans la formule ?

Posté par
vanoise
re : vit esse objet lancé sur la lune 19-04-22 à 23:29

Citation :
La démonstration est implicitement fait par le fait qu'on n'utilise pas les masses des deux deux objets dans la formule ?

Oui mais pourquoi la masse n'intervient-elle pas alors qu'elle interviendrait en cas d'existence de frottements dus à l'air ?

Posté par
torsiond1couy
re : vit esse objet lancé sur la lune 20-04-22 à 13:28

vanoise @ 19-04-2022 à 23:29

Citation :
La démonstration est implicitement fait par le fait qu'on n'utilise pas les masses des deux deux objets dans la formule ?

Oui mais pourquoi la masse n'intervient-elle pas alors qu'elle interviendrait en cas d'existence de frottements dus à l'air ?



"chute avec résistance de l'air la modélisation du problème de la chute d'un corps, généralement sous atmosphère terrestre, dans laquelle on prend en compte l'influence du frottement fluide, de l'air sur l'objet, sur la chute. Ce modèle est donc différent du modèle de chute libre, dans lequel seul l'effet du poids est considéré."
Donc dans pas mal d'exos de ces annales il y a de la chute libre sans atmosphère (resistance de l'air).

La masse importe si il y a frotement de l'air car t = Vi/g arcosh [exp(hCx roh(p) S/2m)]donc roh masse volumique de l'air 1.22 kg/m3 au nominateur et la masse au dénominateur .
Or + le dénominateur est important + le résultat en t sera faible donc rapide.

Par exemple en utilisant la formule ci dessus:


On considère une balle de tennis de masse 57 g et de rayon 3,3 cm1 ; et une boule de pétanque de masse 700 g2 et de rayon 3,7 cm3 que l'on jette
du haut de la Tour de Pise qui a une hauteur de 56 m7.



Dans le cas d'une balle de tennis, on obtiendra : t= 4,07 s.

Dans le cas d'une boule de pétanque, on obtiendra : t=3,43 s.


Enfin le rayon de l'objet compte aussi, je crois qu'il se calcule dans le coefficient de trainnée.
En gros  en chute libre sans atmosphère ni le rayon ni la masse importe. Avec atmosphère + la masse est grande et le rayon faible + l'objet aura une energie cinetique forte.


d'où le fait qu'il reduisait la surface de resistance du devant des TGV, j'imagine qu'ils avaient aussi intéret à les alourdir mais pas trop non plus. Enfin un tas de calculs pour optimiser le tout ^^

Posté par
vanoise
re : vit esse objet lancé sur la lune 20-04-22 à 14:14

Très simplement, dans le cas où l'influence de l'air peut être négligée, l'accélération \vec a du centre d'inertie d'un solide quelconque est donnée par la relation fondamentale de la dynamique :

m\cdot \vec a=m\cdot \vec g
Donc :
\vec a=\vec g
Si les accélérations sont identiques et les conditions initiales identiques, les mouvements des centres d'inerties sont identiques.

Posté par
torsiond1couy
re : vit esse objet lancé sur la lune 25-04-22 à 12:38

vanoise @ 20-04-2022 à 14:14

Très simplement, dans le cas où l'influence de l'air peut être négligée, l'accélération \vec a du centre d'inertie d'un solide quelconque est donnée par la relation fondamentale de la dynamique :

m\cdot \vec a=m\cdot \vec g
Donc :
\vec a=\vec g
Si les accélérations sont identiques et les conditions initiales identiques, les mouvements des centres d'inerties sont identiques.


Merci je vois.

Juste pour revenir sur le problème initial , il ne disait pas qu'il n'y avait pas de frottement avec l'air ou qu'elle était négligée. Mais j'imagine que sur la lune en raison de la faible gravité le fortement de l'air n'a que très peu d'incidence ?

Posté par
vanoise
re : vit esse objet lancé sur la lune 25-04-22 à 14:09

Si l'action de l'air est négligée :

m.\overrightarrow{a}=m.\overrightarrow{g}

donc : \overrightarrow{a}=\overrightarrow{g} : à conditions initiales identiques, le mouvement du centre d'inertie est le même quelles que soient la masse et la forme du solide. Sinon, il faut tenir compte de la force de frottement de l'air :

\overrightarrow{F}=-\frac{1}{2}\rho.C_{x}.S.\Vert\overrightarrow{v}\Vert.\overrightarrow{v}

\overrightarrow{v} : vecteur vitesse par rapport à l'air ;

\rho : masse volumique de l'air qui dépend de la température ;

C_{x} : coefficient aérodynamique qui dépend de l'état de surface et aussi de la vitesse; pour une balle lisse : Cx est de l'ordre de 0,46 ; valeur un peu plus faible pour une balle de tennis (présence de feutre en surface) ou une balle de golf (présence d'alvéoles)

S: aire de la section droite ; par exemple : S=\pi.R^{2} avec : R : rayon pour une boule. Donc :

m.\overrightarrow{a}=m.\overrightarrow{g}-\frac{1}{2}\rho.C_{x}.S.\Vert\overrightarrow{v}\Vert.\overrightarrow{v}

soit :

\overrightarrow{a}=\overrightarrow{g}-\frac{1}{2m}\rho.C_{x}.S.\Vert\overrightarrow{v}\Vert.\overrightarrow{v}

On voit bien que l'accélération dépend de la masse, de la vitesse, de l'état de la surface de contact ainsi que de la forme plus ou moins aérodynamique...

Posté par
torsiond1couy
re : vit esse objet lancé sur la lune 25-04-22 à 16:19

D'accord merci d'avoir détaillé F avec la formule de frottement de l'air. d'accord oui tout à fait sur la dernière équation on voit bien que si vaut 0 (quand air négligé)  tout le produit  1/2m **Cx*S*llvec vll* vec v devient nul et l'accélération ne dépend que de la gravité mais du coup dans le problème initial on n'a pas (à juste titre)tenu compte de l'air et donc appliqué a = g.

Mais pourtant dans l'énoncé on ne nous disait pas " que l'air était négligé" ,  j'en déduisais donc que sur la lune la  masse volumique de l'air est très très faible ?

Désolé d'insister surtout que tu fais des réponses très complètes , j'espère ne pas insister sur quelque chose que tu as , en fait, expliqué sans que je ne saisisse.

Posté par
vanoise
re : vit esse objet lancé sur la lune 25-04-22 à 18:18

Je pense que tu as bien compris l'essentiel. Si l'auteur de l'énoncé a placé son expérience sur la lune, c'est bien à cause de l'atmosphère de la lune pratiquement assimilable au vide.

Posté par
torsiond1couy
re : vit esse objet lancé sur la lune 25-04-22 à 18:59

vanoise @ 25-04-2022 à 18:18

Je pense que tu as bien compris l'essentiel. Si l'auteur de l'énoncé a placé son expérience sur la lune, c'est bien à cause de l'atmosphère de la lune pratiquement assimilable au vide.


nikel merci



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