Devoir Commun de Seconde de Physique – Chimie

Durée : 1 heure 30
Calculatrice autorisée

Exercice n°1 : Vitesse d’un satellite /4,5
On considère un satellite de masse m en rotation autour de la Terre, à une altitude h constante.

Q1 : Quel est le référentiel adapté à l’étude de ce mouvement et quelle est la trajectoire du satellite dans ce référentiel ?
Q2 : Quelle est la force exercée par la Terre sur ce satellite ? Donnez son expression et calculez sa valeur.
Q3 : Représentez cette force sur le document réponse n°1 (Echelle : 1cm pour 500N)
Q4 : Le satellite, dont la vitesse est constante, fait un tour sur son orbite en 5h47min. Calculez cette vitesse
Q5 : Représentez sur le schéma du document réponse n°1, la position du satellite 2 heures après sa position initiale ainsi que la force gravitationnelle exercée par la Terre sur le satellite à cet instant.
On donne :
G = 6,67.10-11 N.m2.kg-2 Masse du Satellite : mS = 500 kg Masse de la Terre : MT = 5,98.1024kg Altitude du Satellite : h = 10,0.103km Rayon de la Terre RT = 6,38.103km

Exercice n°2 : La chute d’un caillou /6,5
Un caillou, supposé ponctuel, de masse m = 60 g est lâché, sans vitesse initiale, du haut d'un pont, au dessus d'un bassin (eau calme, aucun courant). Au cours de sa chute, on néglige les forces de frottements et la poussée d’Archimède de l’air. La chronophotographie de la chute de ce caillou est donnée sur le document réponse n°2. L'intervalle de temps entre deux pointages (ou photos) est (t = 200 ms.

On donne :
Intensité du champ de pesanteur : g = 10 N.kg-1

1ère partie: mouvement du caillou dans l'air
Q1 : Le caillou lors de sa chute est soumis à une force. Laquelle ? Donner ses caractéristiques (direction, sens et norme).
Q2 : Utiliser la chronophotographie pour décrire le mouvement du caillou lors de sa chute. Justifier.
Q3 : Enoncer le principe d’inertie et montrer que le mouvement du caillou est en accord avec ce principe.

2ème partie : mouvement du caillou