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15PYSCSPO1 EXERCICE I : PERFORMANCE D’UNE ATHLÈTE (10 points) Originaire d’anciennes pratiques celtes, le lancer du marteau est une discipline de l'athlétisme qui consiste à lancer le plus loin possible un boulet auquel est fixé un câble en acier muni d’une poignée. À cette fin, l’athlète fait d'abord prendre de
15PYSCSPO1 EXERCICE I : PERFORMANCE D’UNE ATHLÈTE (10 points) Originaire d’anciennes pratiques celtes, le lancer du marteau est une discipline de l'athlétisme qui consiste à lancer le plus loin possible un boulet auquel est fixé un câble en acier muni d’une poignée. À cette fin, l’athlète fait d'abord prendre de la vitesse à son marteau en tournant sur lui-même (voir schéma ci-contre) sans sortir d’un cercle de lancement. Le marteau est ensuite lâché avant d’atterrir sur le sol. D’après le site www.stickeramoi.com Dans les parties 1 et 2 de cet exercice, on étudie un lancer de marteau réalisé par une athlète puis, dans la partie 3, le taux de créatinine dans le sang de l’athlète. 1. Étude du mouvement du boulet avant le lâcher du marteau par l’athlète Pour simplifier l’étude, on suppose que l’athlète tourne sur elle-même autour d’un axe immobile vertical et que son bras est toujours tendu. Dans le référentiel terrestre, le mouvement du boulet est alors supposé plan et circulaire, accéléré dans un premier temps puis uniforme dans un deuxième temps. r 1.1. À partir de la définition du vecteur accélération a , justifier qualitativement l’existence d’une accélération lors d’un mouvement circulaire. 1.2. En justifiant la réponse, choisir parmi les schémas ci-dessous, celui qui correspond à un mouvement circulaire accéléré puis celui qui correspond à un mouvement circulaire uniforme. r r Sur chaque schéma, les vecteurs vitesse v et accélération a sont représentés en un point de la trajectoire du boulet en vue de dessus. a(cid:1)(cid:2) a(cid:1)(cid:2) schéma 1 schéma 2 schéma 3 schéma 4 1.3. En appliquant la seconde loi de Newton, justifier le fait que, dans le cas du mouvement circulaire uniforme, le poids du boulet soit négligeable devant la force exercée par le câble sur le boulet. La vitesse v est égale à 26 m.s-1, l’intensité de la pesanteur g à 9,8 m.s-2 et le candidat proposera une valeur pour le rayon R de la trajectoire. Page 2 sur 14 15PYSCSPO1 2. Étude du mouvement du boulet après le lâcher du marteau par l’athlète Données : - le boulet du marteau est assimilé à un point matériel de masse m = 4,0 kg ; - on négligera toute action de l’air ; - intensité de la pesanteur : g = 9,8 m.s-2 ; - vitesse initiale du boulet : v = 26 m.s-1 ; 0 - angle d’envol : a = 45° ;