Sujet Physique-Chimie — Terminale — Nouvelle-Calédonie — Bac 2010

Les deux parties de cet exercice sont indépendantes. La première porte sur le mouvement de l'avion A 300 Zéro-G, la seconde porte sur la pile à hydrogène de l'avion E-plane. Depuis 1988, le Centre National d'Études Spatiales (CNES) mène un programme de vols paraboliques afin de réaliser des expériences scientifiques en impesanteur sans recourir à un dispositif spatial coûteux. L'établissement, via sa filiale Novespace, exploite depuis 1997 un Airbus A 300 spécialement aménagé : l'A 300 Zéro-Go L'appareil effectue lors de chaque vol une série de 30 paraboles. Quand la trajectoire est parabolique (entre les points A et Bde la figure ci-dessous), l'appareil setrouve dans des conditions de chute libre pendant 20 à 25 secondes, créant ainsi une situation d'impesanteur. L'impesanteur est l'absence apparente de pesanteur: un objet placé à l'intérieur de l'avion ne subit plus aucune action de la part de celui-ci et semble donc "flotter" car ilest en chute libre comme l'avion. phase phase de d'entrée sortie vol en palier Les expériences réalisées en impesanteur touchent à la fois le domaine des sciences physiques (le test de dispositifs spatiaux, le déploiement de panneaux solaires, d'antennes, de structures gonflables, la préparation de missions spatiales habitées) et celui des sciences de la vie (notamment la physiologie humaine). S'ajoute également à cet intérêt scientifique et technologique celui d'expériences à caractère pédagogique qui donnent l'occasion aux jeunes de participer pour la première fois à un projet de recherche et suscitent souvent des vocations scientifiques. Dans cette partie, nous nous intéressons à la trajectoire de l'avion dont le mouvement est étudié dans le référentiel terrestre considéré comme galiléen. Avant d'effectuer une parabole, l'A 300 est en situation de vol en palier. Sa trajectoire est une droite, son altitude et sa vitesse sont constantes. L'avion est soumis à quatre forces: son poids 15, la poussée des moteurs if de direction horizontale, la traînée T due aux frottements de l'air et la portance R. Cette dernière est due à la circulation de l'air autour des ailes qui crée une surpression sous l'aile et une R dépression au dessus de l'aile. La portance est verticale et dirigée vers le haut: 1.1.1.Quelle est la nature du mouvement du centre d'inertie G de l'avion lors du vol en palier? Que peut-on en déduire concernant lasomme des forces exercées sur l'avion? 1.1.2.Sur la copie, représenter au centre d'inertie G de l'avion, les forces s'exerçant sur celui-ci, sans souci d'échelle.