[PDF] Épreuve de Physique

The kinematics of Usain Bolt the World’s fastest human

USAIN BOLT - iremuniv-bpclermontfr

Épreuve de Physique

leay:block;margin-top:24px;margin-bottom:2px; class=tit wwwe-bacprofrSciences physiques Usain Bolt - e-bacprofr

1044 376 1500 Temps (s) 958 1 3600 1566 - ac-lyonfr

Vitesse Instantanée de U BOLT pendant le sprint

Devoir maison : Usain Bolt - ac-dijonfr

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Épreuve de Physique

Exercice 1UsainBolt, le plus grand coureur de tous les temps (7½ pts)

Document n

0

2 : Plan et construction géométrique de la piste d'athlétisme

1) Quelle est la trajectoire d'UsainBolt sur les 100 m de la course? Justifie ta réponse. (1pt)

La trajectoire est rectiligne

, car il se déplace en ligne droite sur les 100 m.

2) Calcule la vitesse moyenne d"UsainBolt le long de la course dans le référentiel du bord de

piste ? (1,25pts) t= 9.58 s,

Nom : ...............................

N o

Date : Février 2018

Classe : 4

e

Durée : 45 min

Épreuve de Physique

Calculons la vitesse moyenne d'UsainBolt le long de la course :

Or v = d/t = 100/9.58 = 10.44 m/s

3) Compare cette vitesse moyenne à la vitesse instantanée à 30 m de l"arrivée. (1pt)

V i (à 30m de l"arrivée) = 44.72 km/h V moyenne = 10.44 m/s = 37.58 km/h

Donc V

moyenne est inferieure à V i

4) Si UsaïnBolt avait couru toute la course à 44,72 km/h, quelle aurait été le record du monde

du 100 m? (1,5pts)

V =44.72 km/h = 12.42m/s

Ou d= 100 m = 0.1 km (t =0.1/44.72 = 0.000223h = 8.05 s)

Calculons le temps mis pour traverser les 100 m :

T = d/v = 100/12.42 = 8.05s

5) Il y a trois phases de mouvement dans la course d"UsainBolt : une phase accélérée, une

phase à peu près uniforme et phase ralentie. Indique la distance parcourue durant chaque phase.(1,5pts)

La distance parcourue durant :

- phase accélérée: 60m - phase à peu près uniforme : 20m - phase ralentie : 20m

6) Quelle est la vitesse moyenne d"UsainBolt sur la course dans le référentiel de la caméra

embarquée sur un rail qui suit UsainBolt le long de son parcours ?Justifie ta réponse.(1pt) La vitesse moyenne d"UsainBolt sur la course dans le référentiel de la caméra embarquée sur un rail qui suit UsainBolt le long de son parcours est nulle puisque la distance séparant la caméra et USAIN reste la même.

7) À ton avis, pourquoi UsainBolt ralentit-il à un moment donné?(0,25pt)

Puisqu"il se fatigue.

Exercice 2Objets en équilibre (7½ pts)

Situation A : une bille équilibrée

Une bille d'acier S est suspendue d'un support à l'aide d'un fil et se présente en équilibre selon

la situation schématisée ci-dessus.

Épreuve de Physique

1) Fais le bilan des forces qui s"exercent sur la bille. (2pts)

Les forces exercées sur la bille sont :

- Force exercée par l"aimant A - Force exercée par l"aimant B - Force exercée par laTerre (ou le poids) - Force exercée par le fil (ou la tension du fil)

2) L"aimant A exerce une force de 5N sur la bille.

Sur le schéma ci-dessus, représente uniquement les forces exercées par les aimants sur la bille en citantleurs caractéristiques.(2pts)

Échelle : 1 cm pour 1 N

F A/bille :

- Point d"application : centre de gravité G - Sens : vers la gauche - Direction : horizontale - Valeur : 5 N

Situation B : Ampoule suspendue

1) Nomme les actions exercées sur l"ampoule(0,5pt)

- Force exercée par laTerre (ou le poids) - Force exercée par le fil (ou la tension du fil)

2) Indique les caractéristiques de chaque force. (2pts)

F T/L :

- Point d"application : centre de gravité G - Sens : vers le bas - Direction : verticale - Valeur : 2N

F f/L :

- Point d"application : le point A - Sens : vers le haut - Direction : verticale - Valeur : 2N

3) Fais le diagramme ampoule-interactions.(1pt)

+ Légende

Ampoule

F B/bille :

- Point d'application : centre de gravité G - Sens : vers la droite - Direction : horizontale - Valeur : 5 N

Épreuve de Physique

Fil Terre

Diagramme ampoule-interactions.

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