Exercice 2 : Une chute depuis l'espace (10 points)
DOC 1: Franchissement du mur du son
Le 14 octobre 2012, Felix Baumgartner est le premier à franchir le
mur du son en chute libre en atteignant 1 357,6 km/h, 65 ans jour
pour jour après le premier franchissement du mur du son en avion.
Afin de dépasser le mur du son, il a d'abord pris place dans
une capsule suspendu à un ballon d'hélium afin de s'élancer à 40
km d'altitude. Après une longue chute, il a ouvert son parachute à
3 km d'altitude. Il a une masse de 100 kg avec l'équipement.
DOC 2 Vitesse pendant la chute
Grâce au GPS dans sa combinaison, nous avons pu re-
lever la vitesse de Felix Baumgartner pendant sa chute.
1357,6
Vitesse (km/h)
ZENI
DOC 3: L'atmosphère terrestre
L'atmosphère terrestre est com-
posé de plusieurs couches. On peut
supposer qu'après la stratosphère
(>30 km) on se trouve dans le
vide.
200
10
Altitude (km)
30
10
3
2
> 400 Km
50-400 km
Exosphère
Thermosphère
Mésosphère
Stratosphère
Troposphère
30-50 Km
10-30 Km
0-10 Km
DOC 4: Les forces de frottements
Lorqu'un objet est en mouvement dans un fluide (gaz ou liquide), il est soumis à une force de
frottements opposée au sens du mouvement.
La valeur de la force de frottements augmente si la vitesse de l'objet par rapport au fluide
augmente. La valeur de la force de frottements est plus importante si la surface de l'objet face à
l'écoulement augmente.
1. Décomposer le mouvement du parachutiste en 5 phases. Donner la nature de son mouvement dans
chacune des phases. (2.5 points)
2. Représenter dans chacune des phases les forces qui s'appliquent sur le parachutiste. On fera un
dessin pour chaque cas. (2.5 points)
3. Dans quelle phase le parachutiste est-il en chute libre? Comment cela se traduit-il sur la courbe
de la vitesse en fonction de l'altitude? (1 point)
4. Dans quelles phases du mouvement le principe d'inertie est-il vérifié? Quelle force, dans chacun
des cas, compense le poids du parachutiste? (2 points)
5. En déduire dans la phase 3 la norme du vecteur associé à la force de frottements et dans la phase
5 la norme du vecteur associé à la tension des fils du parachute sur le parachutiste. (2 points)