L'exercice:
Le 24 octobre 2014, Alan Eustace saute sans vitesse initiale depuis un ballon stratosphérique d'une hauteur h0=41419m, battant ainsi le record (beaucoup plus médiatisé) établi 10 jours plus tot par Félix Baumgartner (39 376 m). Pendant la phase de chute dite « libre » (on devrait plutot dire, parachute fermé), Eustace atteint une vitesse maximale vmax=367m.s−1
Dans tout l'exercice, on prendra g=9,8m.s−2. On considèrera comme système physique l'ensemble formé par Eustace et son équipement, d'une masse totale m=100kg
1) Calculer (en kJ) l'énergie mécanique initiale du système E m,i. On prendra z=0 comme origine pour l'énergie potentielle de pesanteur. Entrer un nombre entier.
2)Calculer l'altitude h1 à laquelle la vitesse vmax serait atteinte en l'absence de frottement.
Entrer un nombre entier en mètre.
3) En réalité, du fait des frottements de l'air, la vitesse vmax
a été atteinte à une hauteur d'environ h2=30000m. Calculer (en kJ) le travail de la force de frottement entre l'instant initial du saut et le moment où vmax est atteinte.
Entrer un nombre entier. Mettre le signe adéquat.
4)Durant l'ensemble de la phase de chute libre, la force de frottement moyen représente environ quelle fraction du poids total d'Eustache ?
Aide : faites les approximations nécessaires pour estimer cette force de frottement.
Réponses possibles:
a)10%
b)20%
c)30%
d)40%
e)50%
f)60%
g)70%
h)80%
i)90%
5)En dessous de la hauteur h2 , la vitesse commence à diminuer. Est-ce que la force de frottement devient alors supérieure au poids ?
Veuillez choisir une réponse :
a) Oui
b) Non
c) On ne peut pas conclure
6)Durant la phase de décélération, la force de frottement a une intensité moyenne de 1300 N. Calculer la hauteur h3 à laquelle la vitesse atteint le seuil de v3=30m.s−1, rendant possible l'ouverture du parachute.
Entrer un entier, représentant la hauteur en m
7)Une fois le parachute ouvert, la vitesse de chute atteint, après quelques secondes, une valeur constante de 4 m/s. Quelle est ensuite (en N) la norme de la force de frottement ?
Entrer un entier.
Merci beaucoup d'avance
