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Semaine hors-cadre 2006-2007

Voyage à Toulouse : sujets de travaux à effectuer

Visite d’Airbus et de la Cité de l’espace à Toulouse

mardi 1er mai 2007

Vous rédigerez un article illustré de 500 à 1000 mots sur un des sujets suivants. N’oubliez pas, le cas échéant, de répondre aux questions posées. Si vous rencontrez des difficultés de compréhension ou s’il vous manque des éléments, n’hésitez pas à poser des questions à la suite de cet article.

Vous expliquerez brièvement dans le chapeau les raisons qui vous ont incité à choisir le sujet que vous aurez retenu. Les critères de corrections seront les suivants :
– qualité et originalité de l’information présentée
– liens établis avec la physique et les mathématiques
– structure, présentation et illustration de l’article.

Délai de reddition de vos travaux : lundi 21 mai 2007 à 24 h.

Airbus A380

  • 1. Expliquez le principe de vol d’un avion. Estimez la voilure nécessaire pour produire une portance capable de compenser le poids de l’avion à la vitesse de décollage. Donnez la différence de vitesse entre les deux faces de l’aile que vous avez utilisée.
  • 2. Calculez la poussée nécessaire pour permettre à l’avion de décoller sur une distance d. Vous indiquerez la distance d et la vitesse v lors du décollage que vous avez utilisées.
  • 3. Calculez le travail effectué par la poussée entre le moment où l’avion se met en mouvement et l’instant où il décolle. Exprimez l’accroissement d’énergie cinétique de l’avion à l’aide de la poussée et des forces de frottement.
  • 4. Exprimez la puissance en CV développée par les réacteurs lorsque l’avion vole horizontalement à sa vitesse de croisière.

Indications : Vous utiliserez des données relatives à l’Airbus A380 pour vos calculs. Vous considérerez, pour les questions 2 et 3, une force de frottement de roulement proportionnelle au poids de l’avion et une force de frottement due à l’air proportionnelle au carré de sa vitesse.

Observation de la Terre, espace

  • 5. Définissez les notions de champ et de résolution. Quel est le champ d’observation et le pouvoir de résolution d’un œil ? Qu’est-ce qui limite le pouvoir séparateur d’un instrument d’optique ?
  • 6. Expliquez les notions de satellite à défilement et de satellite géostationnaire. À quels usages ces deux types de satellites sont-ils destinés ? Calculez la période de révolution de chacun de ces types de satellites.
  • 7. Expliquez pourquoi la lune présente des phases. Qu’est-ce qu’une éclipse de lune ? Et une éclipse de soleil ? Définissez et illustrez les notions d’ombre et de pénombre.
  • 8. Comment le soleil va-t-il évoluer ? Comment le sait-on ? Qu’est-ce qu’un diagramme de Hertzsprung-Russel ? À quoi sert-il ?

Fusées, lanceurs

  • 9. Expliquez le principe de propulsion d’une fusée. Construisez un modèle permettant d’obtenir l’accélération, la vitesse et la position d’une fusée éjectant une masse m de gaz à la vitesse v chaque seconde.
  • 10. Une fusée de masse m subit au décollage une poussée F. Quel temps lui faut-il pour atteindre une altitude h ?
  • 11. À quelle altitude faut-il placer un satellite pour en faire un satellite géostationnaire ? Quelle vitesse faut-il lui communiquer ? Pourquoi les lanceurs décollent-ils de contrées situées à l’équateur ?
  • 12. Vous souhaitez placer un satellite à défilement à une altitude h. Quelle vitesse devez-vous lui communiquer ? Dessinez la trajectoire qu’il décrit lorsqu’on l’observe depuis la terre.

Indications : Vous utiliserez les données relatives à Ariane 5 et au lancement d’Astra 1L qui a eu lieu le 4 mai 2007 pour la question 10.

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