Décollage d'une fusée

[invite75f9ceb5]

Bonjour, j'ai un dm à rendre, et il faudrait qu'il soit terminé pour vendredi !
Je n'y arrive pas, j'ai beau me creuser ma tête. Pouvez-vous m'aidez ???

Exercice : Décollage d'une fusée
1) Faire le bilan détaillé des forces exercées sur la fusée après son décollage sachant qu'elle monte à vitesse constante. (Préciser le référentiel d'étude ainsi que les caractéristiques de chacune des forces).
Remarque : les frottements de l'air ne sont pas négligeables à cette vitesse.
2) Quelle relation vectorielle peut-on écrire entre les forces exercées sur la fusée ?
3) En réalité, le combustible et le comburant utilisés pour propulser la fusée sont consommés au fur et à mesure que la fusée monte, la relation trouvée précédemment est-elle toujours vérifiée ? Expliquer.
4) Déduire des questions précédentes la nature du mouvement.
5) En utilisant le principe d'action et de réaction, donner les caractéristiques de la force réaction opposée à la force de poussée de la fusée (présenter la force sous forme
->
F _1/2
en précisant ce que sont 1 et 2.


Merci d'avance !
-----

[Rhodes77]

Bonjour,

Dites nous en plus sur ce que vous avez essayé...

[invite75f9ceb5]

Et bien justement, je ne sais pas comment m'y prendre. Je n'ai pas de réponses. Nous n'avons jamais fait ce genre d'exercice en cours

[invite75f9ceb5]

Aidez moi s'il vous plait !!
Je n'ai plus beaucoup de temps !!!

[A voir en vidéo sur Futura]

[verdifre]

bonjour,
et que pourrait tu dire sur la question 1 ?
fred

[invite75f9ceb5]

et bien, je ne suis pas sur, mais :
1) Le champ de pesanteur g est supposé uniforme : son intensité est g0 = 9,8 m.s-2.

On choisit un axe Oz vertical dirigé vers le haut. On étudie le mouvement de la fusée dans le référentiel terrestre qu’on suppose galiléen.
Les deux forces qui agissent sur la fusée lorsqu'elle s'élève verticalement sont : la force de pesanteur P et la poussée des moteurs F, conséquence de l'éjection des gaz de combustion


???

[invite73008d85]

Exercice : Décollage d'une fusée
1) Faire le bilan détaillé des forces exercées sur la fusée après son décollage sachant qu'elle monte à vitesse constante. (Préciser le référentiel d'étude ainsi que les caractéristiques de chacune des forces).
Remarque : les frottements de l'air ne sont pas négligeables à cette vitesse.

Je pense que celle-ci tu dois pouvoir y répondre tout seul.

2) Quelle relation vectorielle peut-on écrire entre les forces exercées sur la fusée ?

La fusée a une vitesse constante. Elle a donc un mouvement rectiligne uniforme. Ca ne te rappelle rien ? (1ere loi de Newton)

3) En réalité, le combustible et le comburant utilisés pour propulser la fusée sont consommés au fur et à mesure que la fusée monte, la relation trouvée précédemment est-elle toujours vérifiée ? Expliquer.

Si le combustible et le comburant sont utilisé, le poids diminue. Le poids est une force. Si une force change, est-ce que l'égalité que tu a trouvée à la question 2 est toujours vraie ?

4) Déduire des questions précédentes la nature du mouvement.

On a vu que le poids diminuait. Dans quel sens est-il dirigé ? S'il diminue, le vecteur somme des forces est dirigé vers le haut ou vers le bas ? Qu'en déduit tu du sens de l'accélération (deuxième loi de Newton) ? Le mouvement est-il donc accéléré ou ralenti ?

5) En utilisant le principe d'action et de réaction, donner les caractéristiques de la force réaction opposée à la force de poussée de la fusée (présenter la force sous forme
->
F _1/2
en précisant ce que sont 1 et 2.

Rappelle toi de la troisième loi de Newton.

[invite73008d85]

et bien, je ne suis pas sur, mais :
1) Le champ de pesanteur g est supposé uniforme : son intensité est g0 = 9,8 m.s-2.

On choisit un axe Oz vertical dirigé vers le haut. On étudie le mouvement de la fusée dans le référentiel terrestre qu’on suppose galiléen.
Les deux forces qui agissent sur la fusée lorsqu'elle s'élève verticalement sont : la force de pesanteur P et la poussée des moteurs F, conséquence de l'éjection des gaz de combustion


???

Lit bien l'énoncé de la 1ere question. Les remarques ne sont généralement pas là pour rien.

[invite75f9ceb5]

Wah, merci. Cela m'aide beaucoup !!
J'ai encore quelques doutes quand à mes réponses aux questions 4) et 5).

4) Le poids est dirigé vers le bas ? S'il diminue, le vecteur somme des forces est dirigé vers le bas ? Le mouvement est donc accéléré ?
Par application de la 2ème loi de Newton : F + P = ma
a = (F + P) / m
Poids et Poussée ont même direction
La projection de cette relation vectorielle sur cette direction donne : a = (F - P) / m
?

5) Troisième loi de Newton :
Lorsqu'un solide S1 exerce une force sur un solide S2, le solide S2 exerce sur le solide S1, la force directement opposée.
A quoi correspondent les solides S1 et S2 ?

Merci

[invite75f9ceb5]

Par contre, je ne comprend pas pour la question 1).
On ne doit pas s'occuper du champ de pesanteur ?

[invite73008d85]

Tu dois bien sûr t'occuper du "champs de pesanteur" (tu peux dire le poids, tout simplement), mais dans l'énoncé ils te disent que les frottements de l'airs ne sont pas négligeables. Tu dois donc les prendre en compte dans le bilan des forces.

Pour la question 4) :
Le poids est effectivement dirigé vers le bas. Puisque la somme des forces est poids + force motrice + frottements et qu'elle est initialement égale au vecteur nul, puisque le poids est dirigé vers le bas, quand il diminue, la somme des vecteurs est dirigée vers le haut.
Donc, selon la deuxième loi de Newton, l'accélération est vers le haut, donc l'accélération est dans le sens du mouvement, donc celui-ci est accéléré.

Pour la question 5) :
Newton ne parle pas de solides mais de corps en général. C'est donc des gaz d'échappement et de la fusée dont il s'agit ici : dans la chambre de combustion, les gaz sont dilatés, et à cause de la forme de la chambre, ils sont expulsés vers l'arrière. Selon la 3eme loi de Newton, ils exercent une force opposée sur la chambre de combustion (donc sur la fusée) qui la propulse vers l'avant.

[invite75f9ceb5]

Merci beaucoup !
Mais, pour la question 5), vous devez me trouver nul, maisje ne comprend pas.

[invite73008d85]

C'est exactement comme ce qui se passe quand tu lâche un ballon de baudruche gonflé : la pression du gaz est plus forte à l'intérieur de la chambre de combustion qu'a l'exterieur. Le gaz cherche donc à s'échapper. Puisque l'ouverture est à l'arrière, la chambre de combustion propulse le gaz à l'arrière (F_fusée/gaz), donc celui-ci exerce une force opposée à celle-ci, qui propulse la fusée vers l'avant(F_gaz/fusée). Les caractéristiques de cette force sont donc :
- point d'application : moteur de la fusée
- direction : celle du mouvement (verticale)
- sens : celui du mouvement (vers le haut)

[invite75f9ceb5]

Merci beaucoup.
Tout cela me semble plus clair à présent !
Merci merci