Sujet Physique-Chimie — Terminale — Amérique du Sud — Bac 2016

EXERCICE I - UN ÉTONNANT ASCENSEUR À BATEAU : THE FALKIRK WHEEL (6 points) La Roue de Falkirk (en anglais Falkirk Wheel) est un ascenseur rotatif à bateaux, reliant le canal inférieur (Forth and Clyde Canal) au canal supérieur (Union Canal), près de la ville de Falkirk dans le centre de l'Écosse. L'ouverture de l'ascenseur en 2002 a permis le passage des bateaux d’un canal à l’autre. L’édifice se substitue à un ancien escalier d'écluses. Schéma de la roue de Falkirk (vue de face) La Roue de Falkirk mesure 35 mètres de haut. Le système d'ascenseur permet d'élever les bateaux d’une hauteur de 24 m. La durée d’une ascension d’un godet avec son bateau est estimée à 5 min 30 s. Le bras tournant comporte deux godets remplis d’eau situés à chacune de ses extrémités. Un système de roues dentées permet la rotation du bras tout en maintenant l’eau à l’horizontale dans les godets. La masse totale d’un godet avec l’eau et le bateau peut être estimée à 500 tonnes. La distance entre C le centre de la roue et le centre du godet (G) est de 12 m. Un joule est égal à un wattseconde : 1 J = 1 W.s Un wattheure vaut 3600 joules : 1 Wh = 3600 J Dans tout l’exercice, on notera v la valeur du vecteur vitesse v⃗ . De même, on notera a la valeur du vecteur accélération a⃗⃗⃗ . 16 PYSCSAS1 2/15 Partie A : Étude du mouvement Le système considéré est constitué d’un godet contenant de l’eau et un bateau. Il est assimilé à un point matériel noté G correspondant au centre du godet. 1. Le référentiel d’étude du mouvement Trois personnes observent le système lorsque le bras tournant est en mouvement. Un référentiel est lié à chacun des observateurs suivants : - R : référentiel lié à une touriste sur la berge, immobile par rapport au sol. 1 - R : référentiel lié à un voyageur assis dans le bateau. 2 - R : référentiel lié à un technicien installé dans le godet opposé à celui contenant le bateau et 3 immobile par rapport à son godet. Pour réaliser une étude du mouvement du système et appliquer les lois de Newton, quel référentiel faut-il choisir parmi ceux proposés ? Justifier votre réponse. 2. Le système d’enregistrement du mouvement Le système d’enregistrement permet de prendre une succession de photographies à