En 2019, la France organise la coupe du monde de football féminin. À cette occasion, les fabricants de matériel sportif mettent en avant des chaussures de football à la fois légères et performantes dédiées spécifiquement aux femmes. Ces innovations sont permises par la recherche en science des matériaux et répondent aux exigences toujours plus grandes des sportifs.
D'après J.E.E/SIPA 20min/sport
Document 1 : Les chaussures de football en PEBA
Bon nombre de joueuses professionnelles utilisent des chaussures de football en PEBA ou Polyester Block Amide. Ce matériau peu dense permet d'obtenir des chaussures qui sont 20 % plus légères. Qu'il fasse chaud ou froid, sur terrain enneigé ou sec, le PEBA reste stable. De plus, la semelle peut se plier un million de fois sans se dégrader grâce à l'élasticité exceptionnelle du PEBA, c'est-à-dire à sa capacité à emmagasiner et à restituer l'énergie comme le ferait un ressort. Cela procure une sensation de dynamisme et d'adhérence au terrain ainsi qu'un toucher de balle exceptionnel.
D'après http://www.pebaxpowered.com
Document 2 : De l'huile de ricin au PEBA
L'huile de ricin issue de graines de ricin est constituée essentiellement de longues molécules d'acides ricinoléique de formule. Une transformation chimique de l'acide ricinoléique permet d'obtenir une espèce chimique appelée « rilsan ». Un objet fabriqué en rilsan est caractérisé par sa rigidité. Une entreprise chimique française, Arkema, a mis au point le PEBA en faisant réagir le rilsan avec une autre espèce chimique, appelée « polyéther », qui apporte plus de souplesse et d'élasticité.
Plant de ricin
Wikipédia
D'après le document 1, quelles sont les deux qualités que l'on peut attribuer au matériau nommé PEBA ?
D'après le document 1, on peut attribuer au matériau nommé PEBA les deux qualités suivantes :
- C'est un matériau peu dense.
- Son élasticité est très grande.
(Une troisième qualité aurait été sa stabilité qu'il fasse chaud ou froid.)
Quel est le nom des éléments chimiques contenus dans la molécule d'acide ricinoléique de formule \ce{C18H34O3} ?
Les éléments chimiques contenus dans la molécule d'acide ricinoléique de formule \ce{C18H34O3} sont :
- Carbone \ce{C}
- Hydrogène \ce{H}
- Oxygène \ce{O}
Quel est le diagramme qui représente correctement les transformations chimiques successives permettant d'obtenir le PEBA ?
D'après l'énoncé, l'acide ricinoléique permet d'obtenir une espèce chimique appelée « rilsan » et le PEBA a été mis au point en faisant réagir le rilsan avec une autre espèce chimique, appelée « polyéther ». Le diagramme qui représente correctement les transformations chimiques successives permettant d'obtenir le PEBA est donc le suivant :
Le ballon de football fait aussi l'objet de recherche pour améliorer ses caractéristiques et son comportement au cours du jeu : rebonds, résistance aux chocs, etc. On souhaite modéliser les actions que le ballon subit lorsqu'il est soumis à un coup de pied. Pour cela, on identifie l'ensemble des actions mécaniques modélisées par des forces qui s'exercent sur le ballon posé au sol au moment du coup de pied donné par une footballeuse.
Document 3 : Schématisation des actions mécaniques exercées sur le ballon
Les segments fléchés 1, 2 et 3 identifiés sur le schéma proposé modélisent les trois actions mécaniques qui s'exercent sur le ballon lors du coup de pied.
Quels sont les noms corrects de ces trois actions ?
Les noms corrects de ces trois actions sont :
- 1 : action du sol sur le ballon
- 2 : action du pied sur le ballon
- 3 : action de pesanteur sur le ballon
Parmi les actions suivantes, laquelle est une action à distance ?
L'action de pesanteur sur le ballon est une action à distance, car elle s'exerce même sans contact entre le ballon et la Terre.
Une montre GPS enregistre la position et la vitesse d'une footballeuse lors d'un footing d'entraînement. Un logiciel d'analyse de performance sportive permet d'afficher la courbe du document 4, montrant l'évolution de la vitesse de la footballeuse au cours de cet entraînement.
Document 4 : Évolution de la vitesse au cours de la séance d'entraînement
À quel instant la vitesse maximale a-t-elle été atteinte par la footballeuse lors de cette séance ?
Lors de cette séance, la vitesse maximale a été atteinte par la footballeuse à t=17 \text{ min}.
Quelle est la vitesse de la footballeuse a la 26e minute ? S'est-elle arrêtée à cet instant ?
À la 26e minute, la vitesse de la footballeuse est v=11 \text{ km/h}. La footballeuse ne s'est pas arrêtée à cet instant car sa vitesse n'est pas nulle.
Parmi les propositions suivantes, laquelle caractérise le mouvement de la footballeuse durant cette séance ?
La vitesse est comprise entre 11,0 km/h et 13,6 km/h.
Une rencontre de la coupe du monde commence : l'arbitre siffle le début de la partie au milieu du terrain. Le son se propage à la vitesse de 340 m/s. Une gardienne de but, située près de ses cages, se trouve à une distance de 48 m de l'arbitre : elle entend donc le son émis par le sifflet avec un léger retard.
Ce retard peut-il avoir une influence sur le bon déroulement du jeu ?
L'expression de la vitesse est :
v_{\text{ (m/s)}} = \dfrac{d_{\text{ (m)}}}{t_{\text{ (s)}}}
Le retard mis par le son émis par le sifflet après un parcours de 48 m est donc :
t_{\text{ (s)}}= \dfrac{d_{\text{ (m)}}}{v_{\text{ (m/s)}} }
t_{\text{ (s)}}= \dfrac{48}{340}
t= 0{,}14 \text{ s}
Ce retard étant très faible, il ne peut pas avoir une influence sur le bon déroulement du jeu.