Un parachutiste saute habituellement depuis un avion en plein vol à une altitude d'environ 3 à 4 km. Pour battre un record de vitesse, l'autrichien Felix Baumgartner a réalisé en 2012 un saut hors du commun depuis un ballon-sonde à 39 km d'altitude.
Schématisation de deux sauts en parachute (les échelles ne sont pas respectées).
Document 1 : Évolution de la vitesse de Felix Baumgartner par rapport au sol terrestre en fonction du temps, avant l'ouverture du parachute (les valeurs de la vitesse sont volontairement absentes).
Document 2 : Positions successives de Felix Baumgartner au début de sa chute, avant l'ouverture du parachute.
Parmi les propositions suivantes, laquelle satisfait aux caractéristiques du saut de Felix Baumgartner ?
Le saut de Felix Baumgartner est accéléré puis ralenti.
Comment le document 2 permet-il de trouver la réponse à la question précédente ?
Le document 2 permet de trouver la réponse à la question précédente (le mouvement de Felix Baumgartner est accéléré puis ralenti), car :
- De 0 s à 50 s, la distance entre les positions successives de Felix Baumgartner augmente pour une durée identique : sa vitesse augmente donc son mouvement est accéléré.
- À partir de 50 s, la distance entre les positions successives de Felix Baumgartner diminue pour une durée identique : sa vitesse diminue donc son mouvement est ralenti.
Le parachutiste est soumis à deux actions mécaniques : l'action de la Terre modélisée par le poids (aussi appelée « force de pesanteur ») et les frottements de l'air.
Quelles sont les deux affirmations correctes ?
Le poids est une action à distance et les frottements de l'air sont des actions de contact.
Quelle est la vitesse maximale de Felix Baumgartner ?
Sur le document 1, on repère que la vitesse maximale est atteinte au bout de 50 s.
Sur le document 2, on voit qu'entre 50 s et 60 s l'altitude passe de 27,8 km à 24,1 km, la distance parcourue en 10 s est donc de 27{,}8 - 24{,}1 = 3{,}7 \text{ km}, soit 3 700 m.
D'où le calcul de la vitesse :
v=\dfrac{d}{t}
v=\dfrac{3 \ 700}{10}
v=370 \text{ m/s}