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Juil
06

Les « Idées de Physique » au Bac S 2011

Cette année, deux exercices de l’épreuve de physique du baccalauréat de la série S en Polynésie s’appuyaient sur des chroniques « Idées de physique » et en citaient des extraits. Vous trouverez l’intégralité des sujets et les corrigés de ces exercices sur le site « labolycée« . Voici ces exercices et ce que nous avons expliqué dans les chroniques citées.

Suivez la flèche

L’exercice  3 ( énoncé de l’exercice en pdf ) reprenait des extraits de la chronique « Suivez la flèche » publiée en janvier 2007 et reprise dans l’ouvrage « Le monde a ses raisons« . L’exercice était consacré au vol de la flèche.

Dans cette chronique, nous analysions le vol d’une flèche en procédant à une analyse balistique, reprise dans l’exercice, puis en discutant du « paradoxe de l’archer », dont l’analyse mathématique dépasse le cadre du programme de terminale.

Pour atteindre la cible, distante de 70 mètres, l’archer doit d’abord viser juste, c’est-à-dire tenir son arc bien vertical et aligner son viseur, supposé bien étalonné, avec le centre de la cible. Il doit aussi toujours imprimer la même vitesse à chaque flèche ; pour ce faire, il s’aide du cliqueur (zoom), qui clique dès que la flèche a suffisamment reculé. (Dessin : Bruno Vacaro)

Pour analyser la balistique de la fleche, on peut résoudre analytiquement les équations de la dynamique, comme cela était proposé dans la première partie de l’exercice. Cela n’est toutefois pas nécessaire comme nous le montrions dans la chronique. Nous déterminons tout d’abord le temps que met la flèche à atteindre la cible. A une vitesse de 250 km/h, soit 70 mètres par secondes, la flèche met environ une seconde pour atteindre la cible. Durant une seconde, un objet initialement au repos tombe d’une hauteur de l’ordre de 5 mètres. Cela signifie que la direction initiale de la flèche doit viser un point situé 5 mètres plus haut que le centre de la cible. Ainsi la vitesse initiale de la cible doit faire un angle de 4 degrés avec la droite qui joint le tireur et le centre de la cible.

Notons aussi que si le tireur tire une flèche plus rapide, celle ci aura un vol plus court et arrivera au dessus du centre de la cible. Inversement si la fleche est plus lente. C’est pour cette raison que les compétiteurs ont un « clicker » qui permet de décocher la flèche avec toujours la même allonge.

Du clairon à la trompette

L’exercice  3 de spécialité  (énoncé de l’exercice en pdf) reprenait des extraits de la chronique « Le profil des instruments à vent » publiée en septembre et reprise dans l’ouvrage « La physique buissonnière« . L’exercice était consacré au notes et au son du clairon et de la trompette.

Le son du clairon

Le clairon est un tuyau conique long d’environ 1,2 mètres et replié sur lui même. Pour jouer des notes différentes, le musicien ajuste la tension de ses lèvres, il peut ainsi produire à volonté les notes correspondant aux diverses harmoniques de ce tube (sauf la fondamentale qui est très difficile à produire). Le nombre de notes est donc fort limité et les mélodie que l’on peut jouer au clairon , comme par exemple la sonnerie aux morts, sont musicalement simples.

La trompette

Lorsque le trompettiste appuie sur un piston, il allonge la longueur du tuyau de la trompette. (Dessin : Bruno Vacaro)

Dans une trompette, l’action sur les pistons ouvre des dérivation vers des coulisses, ce qui conduite à un allongement du tuyau. Par combinaison des actions sur les trois pistons, le musicien produit 6 notes supplémentaires, celles qui manquaient entre la première et la seconde note du clairon. Ainsi, en combinant action des lèvres et allongement du tube, le trompettiste produite toute les notes de la gamme.

1 commentaire

  1. Science Etonnante a dit :

    Je vois d’ici peu les titres de la presse « un professeur de physique a fait fuiter les sujets du bac dans Pour La Science » ! J’espère que vous avez masqué votre adresse IP !
    Gare à la polémique !

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