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EXERCICE I - VOL ZÉRO-G (6 points) Au printemps 2015, l’airbus A310 Zéro-G a réalisé ses premiers vols scientifiques. Exploité par une filiale du Centre National d’Études Spatiales (CNES), cet avion permet de simuler des conditions d’apesanteur en décrivant des trajectoires paraboliques. Les scientifiques peuvent ainsi mener des expériences sans
EXERCICE I - VOL ZÉRO-G (6 points) Au printemps 2015, l’airbus A310 Zéro-G a réalisé ses premiers vols scientifiques. Exploité par une filiale du Centre National d’Études Spatiales (CNES), cet avion permet de simuler des conditions d’apesanteur en décrivant des trajectoires paraboliques. Les scientifiques peuvent ainsi mener des expériences sans avoir recours aux missions spatiales. Document 1 : Trajectoire parabolique de l’A310 Zéro-G Pour que les passagers et le matériel embarqués dans l'Airbus A310 Zéro-G soient en apesanteur dans le référentiel de l'avion, et qu'ils se mettent à y "flotter", il faut que l'avion soit en chute libre. Dans le référentiel terrestre, un corps est en chute libre lorsque la seule force qui s'exerce sur lui est le poids. Comment mettre l'avion en condition de "chute libre", peut-on se demander. Rien de plus "simple". Il suffit que le pilote de l'avion arrive à suivre la bonne trajectoire parabolique. Extrait d’un article de presse Document 2 : Caractéristiques du vol parabolique Angle par rapport à l'horizontale au début de la parabole 47° Altitude au départ et à la fin de la parabole 7 600 m Vitesse au début de la parabole 527 km.h-1 Altitude au sommet de la parabole 8 200 m Vitesse au sommet de la parabole 355 km.h-1 Durée d'apesanteur (0 g) 22 s Données : masse de l’airbus A310 Zéro-G et de son équipement : m = 1,5×105 kg ; constante de gravitation universelle : G = 6,67×10-11 m3.kg-1.s-2; intensité du champ de pesanteur à la surface de la Terre : g = 9,81 N.kg-1 ; masse de la Terre : M = 6,02×1024 kg ; T rayon de la Terre : R = 6,38×106 m. T On se place dans le référentiel terrestre considéré comme galiléen sur la durée d’une parabole. 16PYSCOLI1 Page 2 / 12 1. Étude du mouvement de chute libre On souhaite vérifier, par des considérations énergétiques, que la trajectoire suivie par l’avion est modélisable par une chute libre. 1.1. Rappeler la condition que doit vérifier l’énergie mécanique d’un système lorsqu’il est en chute libre. 1.2. Les caractéristiques de la trajectoire parabolique suivie par l’avion sont-elles compatibles avec une chute libre de l’avion ? Argumenter votre réponse avec un calcul d’énergie. 2. Intensité du champ de pesanteur dans un vol Zéro-G 2.1. En détaillant votre raisonnement, montrer que l’intensité de la pesanteur g , en un point situé h