Physique-Chimie 3e
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Dossier Brevet
La Physique-Chimie au brevet
Brevetp. 17-21
Les conséquences des pluies acides
Sujet Brevetp. 22-23
L'utilisation des espèces azotées pour l'agriculture
Sujet Brevetp. 24-25
L'entretien de l'eau de la piscine
Sujet Brevetp. 26-27
Balistique sportive
Sujet Brevetp. 28-29
Les forces au waterpolo
Sujet Brevetp. 30-31
Un problème de lave-linge
Sujet Brevetp. 32-33
Vers l'avion du futur : Solar Impulse 2
Sujet Brevetp. 34-35
SOund NAvigation and Ranging (SONAR)
Sujet Brevetp. 36-37
L'effet Doppler-Fizeau
Sujet Brevetp. 38-39
Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
De l'Univers aux atomes
Ch. 2
Les ions dans notre quotidien
Ch. 3
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 4
La masse volumique
Thème 2 : Mouvement et interactions
Ch. 5
Vitesse et mouvement
Ch. 6
Les forces
Ch. 7
Le poids
Thème 3 : L'énergie et ses conversions
Ch. 8
La conservation de l'énergie
Ch. 9
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 10
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 : Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 11
Des signaux au-delà de la perception humaine
Dossier Brevet
Sujet 3 - Sujet brevet

Balistique sportive

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Introduction
Les épreuves olympiques de tir à la carabine se tirent à 10 mètres, 50 mètres et 300 mètres. La balistique, qui est l'étude du mouvement des projectiles, vient largement en aide aux athlètes pour améliorer leurs performances.
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Partie 1
Mouvement à l'intérieur du canon

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Doc. 1
Épreuve de tir aux Jeux Olympiques de Rio en 2016.

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Doc. 2
Les rainures d'un canon.

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Doc. 3
Schéma d'une carabine sportive.

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Question
La balle entame son mouvement dans le canon de l'arme. L'intérieur du canon est rainuré pour donner à la balle un mouvement de rotation, ce qui lui assure une meilleure stabilité quand elle sort du canon. Elle peut alors atteindre une grande distance.

1. À l'aide des documents, explique pourquoi le mouvement de la balle à l'intérieur du canon est la combinaison d'un mouvement rectiligne et d'un mouvement circulaire.
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Partie 2
Mouvement de la balle en dehors du canon

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Doc. 4
Balle de fusil.

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La masse d'une telle balle de fusil est de 6,8 g.
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Doc. 5
Trajectoire de la balle lors du tir.

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Questions
Pour les distances courtes, la trajectoire de la balle est rectiligne. Pour le tir à 300 m, la trajectoire est plutôt courbe.

1. Représente le diagramme objet-interaction de la balle du fusil lorsque celle-ci a quitté le canon.

2. Quelles sont les caractéristiques du poids de la balle (g = 9,8 N/kg) ?

3. Explique pourquoi la trajectoire de la balle n'est pas rectiligne uniforme.
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Partie 3
Vitesse et énergie de la balle

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Doc. 6
Vitesse de la balle en fonction de la distance parcourue lors d'un tir.

Distance parcourue
(m)		Vitesse
(m/s)
0850
100748
200654
300560
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Doc. 7
Énergie cinétique.

L'énergie cinétique est l'énergie que possède un objet du fait de son mouvement. Elle est proportionnelle à la masse de l'objet et au carré de sa vitesse. Elle se calcule par la relation :

Ec = \dfrac {1}{2} mv2, avec :

  • Ec : l'énergie cinétique en joule (J) ;
  • m : la masse en kilogramme (kg) ;
  • v : la vitesse en mètre par seconde (m/s).
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Questions
Dans des conditions normales de température et de pression de l'air, une balle tirée par une carabine sportive mettra en moyenne 0,425 seconde pour parcourir la distance de 300 mètres qui la sépare de la cible.

1. Calcule la vitesse moyenne de la balle entre le canon et la cible.

2. Pourquoi la vitesse de la balle diminue lors de sa trajectoire ?

3. Calcule l'énergie cinétique Eci de la balle à la sortie du canon et son énergie cinétique Ecf juste avant l'impact dans la cible.

4. Pour quelle raison n'est-il pas correct d'interpréter la différence entre Ecf et Eci comme une disparition d'énergie ?

5. Indique sous quelle(s) forme(s) et dans quel(s) réservoir(s) se retrouve l'énergie cinétique que la balle a perdue au moment d'atteindre la cible.
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