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Questions d'olympiades de physique



  1. #1
    cedricpri

    Questions d'olympiades de physique


    ------

    Bonjour à tous!
    Je compte participer aux olympiades belges de physique ce mercredi, et, comme entraînement, j'ai refait le questionnaire de l'année passée.
    Et il y a deux exercices que je n'arrive pas à résoudre :

    1/ "Un oiseau d'1 kg peut planer, c'est à dire se maintenir à altitude constante, en chassant verticalement de l'air de façon continue à une vitesse déterminée v sur une surface effective de 0,1 m² (correspondant à la surface des ailes déployées). La masse volumique de l'air vaut 1,3 kg/m³. Que vaut approximativement v, en m/s?"
    Cinq possibilités : 0,9 ; 2,8 ; 5,4 ; 8,8 ; 77

    J'avais d'abord pensé à multiplier 1,3 (mv air) par 0,1 (surface) pour savoir que l'oiseau doit déplacer 0,13 kg/m pour planer (trouvé grâce aux unités). Mais après je ne vois pas comment trouver une vitesse...

    2/ "Soit une grue au câble de laquelle est suspendu un objet qui, par rapport à son point d'accrochage, oscille comme un pendule simple, de gauche à droite.
    Quelle est la différence de hauteur entre deux positions extrêmes successives de ce pendule, lorsque le grutier fait remonter l'ensemble du dispositif à la vitesse verticale constante de 2 m/s?"
    Cinq possibilités : 2,8m ; 1,4m ; 0,7m ; 4m ; 0,28m

    J'imagine qu'il faut trouver T pour pouvoir déterminer de combien le dispositif est monté en utilisant sa vitesse, mais je ne vois pas quelle formule utiliser.

    Merci d'avance!

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  4. #2
    vaincent

    Re : Questions d'olympiades de physique

    Citation Envoyé par cedricpri Voir le message
    1/ "Un oiseau d'1 kg peut planer, c'est à dire se maintenir à altitude constante, en chassant verticalement de l'air de façon continue à une vitesse déterminée v sur une surface effective de 0,1 m² (correspondant à la surface des ailes déployées). La masse volumique de l'air vaut 1,3 kg/m³. Que vaut approximativement v, en m/s?"
    Cinq possibilités : 0,9 ; 2,8 ; 5,4 ; 8,8 ; 77

    J'avais d'abord pensé à multiplier 1,3 (mv air) par 0,1 (surface) pour savoir que l'oiseau doit déplacer 0,13 kg/m pour planer (trouvé grâce aux unités). Mais après je ne vois pas comment trouver une vitesse...
    Bonjour,

    On ne peut pas à partir de ces données former une vitesse, mais on peut dire que pendant une seconde, cet oiseau de 1kg déplace verticalement, gràce à sa surface ailée de 0.1m² une colonne d'air de x mètre(s), sachant que la masse volumique de l'air est de 1.3 kg/m3. On cherche donc à exprimer une distance à partir des données de l'exo. Ainsi : x = masse/((masse volumique).(surface)) = 7.7 m environ.

    2/ "Soit une grue au câble de laquelle est suspendu un objet qui, par rapport à son point d'accrochage, oscille comme un pendule simple, de gauche à droite.
    Quelle est la différence de hauteur entre deux positions extrêmes successives de ce pendule, lorsque le grutier fait remonter l'ensemble du dispositif à la vitesse verticale constante de 2 m/s?"
    Cinq possibilités : 2,8m ; 1,4m ; 0,7m ; 4m ; 0,28m

    J'imagine qu'il faut trouver T pour pouvoir déterminer de combien le dispositif est monté en utilisant sa vitesse, mais je ne vois pas quelle formule utiliser.
    Sans la longueur du câble, on ne peut pas résoudre le problème. A mon avis tu as dû oublier d'écrire une parti de l'énoncé, surtout que ça ne veut rien dire "Soit une grue au câble de laquelle[...]" (c'est pratique de se relire tu sais...)

  5. #3
    cedricpri

    Re : Questions d'olympiades de physique

    Merci beaucoup! Finalement, j'ai utilisé l'impulsion pour l'exercice 1 tandis qu'il apparaît qu'une donnée supplémentaire doit être déduite à partir du schéma de la 2ème question.
    Merci encore...

  6. #4
    nimbus59

    Re : Questions d'olympiades de physique

    Sustentation d'un oiseau :

    Poids de l'oiseau : m * g

    Force de pression dynamique : F = P * S
    avec pression dynamique P = rho * v^2/2

    A l'équilibre des forces, on trouve sensiblement :

    V = 8,7 m/s proche d'une réponse proposée

    Les hypothèses sont simplistes comme l'énoncé ...

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  8. #5
    vaincent

    Re : Questions d'olympiades de physique

    Citation Envoyé par nimbus59 Voir le message
    Sustentation d'un oiseau :

    Poids de l'oiseau : m * g

    Force de pression dynamique : F = P * S
    avec pression dynamique P = rho * v^2/2

    A l'équilibre des forces, on trouve sensiblement :

    V = 8,7 m/s proche d'une réponse proposée

    Les hypothèses sont simplistes comme l'énoncé ...
    ça semble mieux en effet
    sutout que j'ai supposé qu'une des réponses était mal écrite (77-> 7.7) !

  9. #6
    LPFR

    Re : Questions d'olympiades de physique

    Bonjour.
    Non. Il ne s'agit pas d'un problème d'aérodynamique mais d'impulsion.
    F.t = m v
    F = (m/t) v
    La masse est celle du volume d'air envoyé vers le bas à vitesse 'v' dans un temps 't': ρSvt
    ce qui donne ρSv² = Mg (avec M la masse de l'oiseau).
    Je trouve 8.68 avec la bonne valeur de 'g'. Ce qui donne 8,8 m/s avec la valeur décidée par les profs du secondaire.
    Au revoir.

    Édit: avec la formule de Nimbus on obtient 12,28 et non 8,7
    Dernière modification par LPFR ; 09/02/2011 à 09h42.

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