Exercices referentiel et trajectoire

Exercices ch.1.Sport
Deux parachutistes
Deux parachutistes Sylvain et Sylvette tombent verticalement à partir d’un point A. En un point C ils
atteignent leur vitesse limite de 200 km.h-1. Ils se sont offert cette chute pour leur six mois de pacs.
A partir du point C, les 2 amoureux sont sur la même verticale, à 100 m l’un de l’autre ; Sylvain a sauté
en premier.
1.
Quelles sont les caractéristiques des mouvements de chacun des parachutistes dans le
référentiel terrestre, du point A au point C, puis à partir du point C ?
2.
Quel est le mouvement de Sylvain par rapport à Sylvette à partir du point C.
3.
Sylvette ouvre la première son parachute, ce qui réduit sa vitesse de 35 km.h-1. Quel est alors le
mouvement de Sylvain par rapport à Sylvette?
4.
A quelle vitesse se déplace Sylvain par rapport à Sylvette ?
R :
1. Les caractéristiques des mouvements de chacun des parachutistes dans le référentiel
terrestre du point A au point C sont :

trajectoire rectiligne

vitesse en augmentation
Leur mouvement est rectiligne accéléré
A partir du point C :
* trajectoire rectiligne
* vitesse constante
Mouvement rectiligne uniforme
2. Les deux jeunes chutent verticalement à la même vitesse. Sylvain est immobile par rapport à
son référentiel préféré Sylvette.
3. Sylvain chute à 200 km.h-1 alors que Sylvette chute à 200 – 35 = 165 km.h-1 le mouvement
de Sylvain est rectiligne uniforme par rapport à Sylvette.
4. Sylvain s’éloigne de Sylvette à une vitesse de 35 km.h-1.
Chute libre d’un avion
Un avion tombe en chute libre pendant 20 secondes environ. On considère alors que l’avion n’est
soumis qu’à son poids. Embarqué dans cet avion un scientifique John Buck attaché à un siège, observe
un objet qui flotte dans l’air de l’avion. Le scientifique voit l’objet immobile.
1.
Au début de la chute, l’avion parcourt d = 100 m en dt = 0,45 s dans le référentiel terrestre.
Exprimer et calculer la vitesse moyenne de l’avion en km.h-1
2.
Dans quel référentiel le scientifique, attaché à son siège, est-il immobile ?
3.
Dans le référentiel terrestre, peut-on dire que l’objet est soumis à des forces qui se
compensent ?
4.
Pourquoi le scientifique voit l’objet immobile flottant dans l’air ?
5.
Le référentiel de l’avion est-il un référentiel dans lequel le principe d’inertie est applicable ?
R :
1. Vitesse moyenne de l’avion.
2. Le scientifique est immobile dans le référentiel avion.
3. Non l’objet n’est soumis qu’à son poids, cette force est non compensée.
4. L’objet chute à une vitesse égale à celle de l’avion, il parait donc immobile, comme si la somme
des forces agissant sur lui était nulle dans le référentiel avion.
5. Non le solide est immobile pourtant la somme des forces agissant sur lui n’est pas nulle :
le principe d’inertie n’est pas applicable dans ce référentiel.
Point immobile à la surface de la Terre
Un point P est immobile à 2 mètres de vous.
1) Quelle est sa trajectoire dans un référentiel terrestre, géocentrique, et héliocentrique. Dessiner leur allure
2) Ce point se trouve sur l'équateur. Le rayon de la terre est Rt = 6400 km. Déterminer sa vitesse moyenne
par rapport au référentiel géocentrique (le périmètre d'un cercle est
:
On donnera cette valeur en km par heure.
R : Trajectoire :
 référentiel terrestre : un point
 référentiel géocentrique : un cercle (mouvement circulaire uniforme)
 référentiel héliocentrique : une courbe (mouvement curviligne).
2)