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STAGE - CHUTE D'UN OBJET SANS VITESSE

Exercice d'application


Comprendre : Temps, mouvement et évolution

  • Exercice : Energie mécanique d'un projectile dans un champ de pesanteur uniforme

    Un parachutiste, de masse totale m = 100 kg, saute à partir d'un hélicoptère en vol stationnaire (immobile par rapport à la Terre) d'une altitude de 3000 m. Durant la première phase de son saut la vitesse passe de 0 à 180 km/h. Puis, à l'ouverture du parachute, la vitesse décroît jusqu'à 18 km/h. La vitesse garde ensuite cette valeur jusqu'à l'atterrissage qui se fait sur un plateau situé à 500 m d'altitude.

    Dans le problème on considérera que l'intensité de la pesanteur reste voisine de sa valeur au sol g = 9,8 N/kg.

    1) Calculer l'énergie mécanique du parachutiste dans le champ de pesanteur terrestre lorsqu'il vient juste de quitter l'hélicoptère immobile par rapport à la Terre. Par convention, l'énergie potentielle du parachutiste dans le champ de pesanteur terrestre est prise nulle au niveau de la mer (z = 0).

    2) Calculer l'énergie mécanique du parachutiste dans le champ de pesanteur terrestre juste avant son atterrissage.

    3) L'énergie mécanique du parachutiste dans le champ de pesanteur terrestre est-elle restée constante ?

    Quel est le travail de la force de frottement de l'air sur le parachutiste ?

    4) La force de frottement est-elle constante durant le saut ? Quelle était la valeur de cette force de frottement durant la dernière phase du saut à la vitesse constante de 18 km/h ?

    5) De quelle hauteur devrait se faire une chute libre sans vitesse initiale pour que la vitesse à l'arrivée sur le sol soit également de 18 km/h ?

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