Problème physique

Bon alors voilà, notre prof de physique nous à donné un devoir maison peu banal ... en effet on doit créer nous-mêmes un exercice !!!
Le but de l'exercice est de retrouver l'accélération gravitationnelle g.
Je ne vous en dit pas plus et je pose l'exercice tel que je l'ai construit
J'ai plus que 3 choses à faire: trouver un barème, estimer le temps nécessaire pour le faire, et faire un corrigé xD.

Voici l'exercice:

Partie I

Un fabricant de gadgets pour vaisseaux et sondes spatiales cherche à construire un outil pour mesurer l’accélération gravitationnelle g à la surface d’un astre quelconque.
Pour cela l’idée lui vient d’étudier la montée et la chute d’une bille dans un tube vertical par rapport au support, préalablement mis à vide. Deux capteurs sont joints au tube afin de repérer le passage de la bille : C1 placé à une hauteur h1 du centre de gravité de la bille à l’instant initial et C2 placé à une hauteur h2
On a h2>h1 et h = h2 – h1
On considèrera le contact tube-bille sans frottements.
Schéma du dispositif :

Le poussoir donne une vitesse initiale à la bille v0
On pose z(t) la hauteur du centre de gravité de la bille par rapport à sa position lorsqu’elle quitte le poussoir en fonction du temps.
z(0) = 0

Questions :
1. De quelles inconnues le constructeur souhaite-t-il se débarrasser en mettant le tube à vide ?

2. Quelles sont alors les forces appliquées à la bille lors de son déplacement ?

3. Combien de paramètres seront nécessaires à l’étude du déplacement de la bille ?

4. Donner l’expression de z en fonction du temps.

5. Déterminer à quels instants ( t1, t1’…) le centre de gravité de la bille passe devant C1 et à quels instants (t2, t2’ …) il passe devant C2

6. Exprimer Dt1² et Dt2² avec Dt1 =|t1 - t1’| et Dt2 = |t2 – t2’|

7. En déduire g en fonction de h, Dt1 et Dt2




Partie II

Le constructeur, ayant trouvé g s’apprête à construire son outil de mesure quand il se rend compte qu’un élément lui manque : le poussoir !
Il décide donc de repenser son schéma pour ne pas inclure le poussoir : La bille sera initialement retenue en haut du tube et sera lâchée avec une vitesse initiale nulle.

z(0) = z0

Questions :
1. Quelle différence fondamentale ce nouveau dispositif induira-t-il au niveau des instants auxquels la bille entre en contact avec les capteurs ?

2. Adapter la méthode de la partie I au nouveau cas et trouver l’expression de g en fonction de t1, t2 et h


Partie III

Le fabricant, tout content après avoir retrouvé g dans le cas de la bille en chute libre, se lance dans la construction de l’outil mais dans la précipitation il casse l’un des capteurs et n’en a aucun de rechange. Toutefois la conception de l’outil avec un seul capteur lui semble possible …

Question :
En réutilisant les calculs de la partie II retrouver g en fonction de t1, l’instant auquel la bille passe devant l’unique capteur et h’, la distance entre le capteur et la position initiale de la bille



A.N.

Heureux, le constructeur finalise son produit nettement simplifié avec cette fois-ci un plus grand soin.
Il décide de placer le capteur unique à l’extrémité du tube et de joindre au dispositif un chronomètre qui se déclenche au moment où la bille est lâchée et qui s’arrête lorsque le capteur détecte la bille.

On pose L la longueur du tube et R le rayon de la bille.
L = 20 cm
R = 7 mm
Pour son tout premier test, le constructeur relève sur le chronomètre un temps de 0.48 s
Calculer l’accélération gravitationnelle à l’endroit où le constructeur à fait ce premier test.


Note à part : Eh oui c’est sur la Lune !
Le constructeur n’a pas encore eu le temps de penser à un système pour faire le vide dans le tube, il a donc fait son premier test sur la Lune qui est dénuée d’atmosphère.


Les schémas sont faits sur paint ^^
vous en pensez quoi (pour les plus grands en tout cas ^^ les plus petits doivent pas trop comprendre ^^') ?
A priori Je pense qu'un Term S serait capable de le faire ...

Tu sais quoi ... j'ai enfin quitté la prépa. J'en ai marre de la physique , j'ai même pas envie de lire ce que tu as écrit... pas à cette heure en tout cas.
Peut être demain...

Jsuis en Première L et comme je comprend absolument rien, c'est que ça doit être bon ! :P

1. L'inconnue frottement bille-air

Je regarderais le reste plus tard...

chan, ou l'homme qui aime se presser le citron ^^

heu c mort j'ai que 16ans et malgré une premiere S je fais pas ça dsl chan ^^

Ha s'est quoi Sa!!!
Arf

Euh, c'était pas à rendre hier, ce devoir ??? O_o'
^^ Et moi même si j'ai fait S, j'étais nulle en maths/physique, pis j'ai pas envie de chercher xD

mdr chausseeette tu sais que physique et maths sont les deux matières principales avec SVT quand on fait une première S ????^^

Oui je sais, ben j'ai pris spé bio en term, c'est la seule des trois matières scientifiques que j'aimait bien ! ^^

pffff ^^
moi c'est tout l'inverse ^^

guereous oui il y a ça et puis la poussée d'archimède qu'on peut virer d'office

En effet la poussée d'Archimède dans l'air est très négligeable... Mais je pense que tu peux la négliger même sans avoir fait le vide...

PenOfChaos, pour le Barbare a écrit:

C'est le bordel dans ma tête!"

Et il n'est pas le seul à cet instant précis.^^