Sujet Physique-Chimie — Terminale — Amérique du Sud — Bac 2018

EXERCICE I. « Vol » au-dessus des montagnes (6 points) Depuis 2009 la station d’Orcières, située dans les Hautes Alpes, propose une tyrolienne constituée d’un câble tendu entre le sommet du Drouvet (altitude : 2655 m) et le lac Long (altitude : 2500 m). La longueur de ce cable est ℓ = 1870 mètres. D + + L « Solidement harnaché et suspendu à un baudrier, on parcourt la distance le corps à l’horizontale, tête en avant, en environ 1 minute 30. La vitesse de croisière est d'environ 130 km/h avec des pointes à 140 ! Une impression de vol extraordinaire... » Dans cet exercice on se propose d’étudier le mouvement le long du parcours pour en dégager quelques caractéristiques et les comparer avec les valeurs annoncées sur le site internet de la tyrolienne. Le système étudié, de masse m, constitué par l’homme et son équipement, quitte le sommet D sans vitesse initiale et arrive au point L avec une vitesse nulle. Données Intensité de la pesanteur terrestre : g = 9,81 m.s–2 Masse du système (homme et son équipement) : m = 80 kg 1. Calculer la valeur de la vitesse moyenne durant le vol et la comparer à la valeur de la "vitesse de croisière" annoncée. 2. Sur document réponse à rendre avec la copie, représenter le point M dont l’altitude est minimale. Déterminer graphiquement l’altitude z dupoint M. M 3. Le niveau de la mer, d'altitude 0, est choisi comme référence de l'énergie potentielle de pesanteur. Donner les expressions des énergies cinétique, potentielle de pesanteur et mécanique du système étudié en fonction de la masse m, de 18 PYSCSAS 1 2/13 l’altitude z, de la vitesse v du système ainsi que de l’intensité de la pesanteur terrestre g. 4. L’énergie mécanique se conserve-t-elle au cours du mouvement ? Justifier la réponse. 5. Citer les transferts énergétiques qui ont lieu au cours du mouvement entre D et M, puis entre M et L. On considère que le système est soumis aux interactions et actions modélisées par les forces suivantes :  l’action R⃗⃗ du câble de direction toujours perpendiculaire au câble ;  le poids P⃗⃗ ;  les forces de frottement égales à une résultante f, de sens opposé à celui du vecteur vitesse v⃗ . 6. Sur le document réponse à rendre avec la copie, schématiser, sans souci d’échelle, ces trois forces exercées sur le système