Bonjour,
voilà j'ai eu un sujet : imaginez un puit qui traverse la terre de pôle en pôle, on y laisse tomber une balle en caoutchouc dur.
Que se passe-t-il ?
a : la balle tombe et sort de l'autre côté
b : la balle s'arrête immédiatement au centre
c : la balle effectue un va-et-vient sans s'arrêter
d : la balle remonte à l'autre pôle et s'arrête
e : la balle subit un amortissement progressif et va s'arrêter au centre de la terre
Merci
Kurr
Et toi, qu'est-ce que tu en penses ?
J'ai eu ce sujet sur des annales pour la formation d'Orthophonie.
moi j'avais mis la réponse "e", et visiblement (il y a le corrigé) la bonne réponse (sans explications) est la "a".
Donc voilà, je cherche à comprendre mon erreur !
Kurr
Une réponse à tiroir:
au centre de la terre, il y a du magma en fusion. Il faut déjà trouver un matériau pour le puit...
La balle fond avant d'arriver et se colle au bord du puit...
Ensuite elle se vaporise, craque et ressort sous forme de gaz.
Mêmes pas capables de formuler un énoncé correct et ça ose juger du niveau des gens...
La "a", franchement ça m'étonnerait... Dans le meilleur des cas, sans le moindre frottement, la balle atteindra de l'autre coté la même altitude qu'elle avait au départ. Donc même si on l'a lachée un peu au dessus de l'ouverture du puits, elle va attinedre la même hauteur de l'autre coté et retomber dans le puits, ce qui nous donne dans des conditions idéales la c.Envoyé par kurr
En conditions un peu plus réelles (bien que pi-r2 ait mis en évidence quelques éléments qui viennent rendre l'expérience irréalisable de toutes façons), on aura soit le e soit le b. En effet, on pourrait voir une oscillation amortie qui s'arrète finalement en son centre, mais personnellement des considérations d'échelle me feraient plutôt pencher pour la b, si on considère qu'il y a de l'air dans le trou :
Lorsqu'une balle chute dans l'atmosphère (donc sur quelques kilomètres), elle atteind très vite sa vitesse de croisière, c'est à dire celle ou les frottements compensent la gravité. Ici, la descente se fait sur quelques milliers de kilomètres, et la gravité ne cesse de diminuer tout au long de la descente, en même temps que la pression de l'air augmente. Mais cette évolution est très lente, et donc il m'est facile d'imaginer qu'après les quelques premières secondes de chute, la balle sera à tout moment à la vitesse de croisière qui correspond à son altitude et à sa pression. Je pense donc qu'elle va décelérer tout au long de la descente, accomplir les derniers kilomètres avec une vitesse extrèmement lente, et atteindre le centre au bout d'un temps très long avec une vitesse nulle.
bon, ça m'embrouille encore plus tout ça !
je pense qu'il faut rester dans une hypothèse "basique" sans tenir compte du côté irréaliste de l'expérience.
Auriez-vous, sinon, des sites à me conseiller pour être sûr de cette réponse ?
Merci
Kurr
Tu t'avoues vaincu bien vite...
Pour ce qui est de trouver un site qui répondra à ta question, à moins de tomber pile sur quelqu'un qui parle de ce problème bien précis, ta meilleure chance est (comme bien souvent) http://forums.futura-sciences.com.
Je sais pas ce qui a pu t'embrouiller dans ma réponse. Pour résumer, en l'absence de tout frottement : c. En conditions plus réalistes, une connaissance beaucoup plus poussée des conditions de l'expérience est nécessaire pour trancher entre b et e.
Hélas, la question n'a apparemment pas suscité un débat qui t'aurait permis de voir fuser les arguments dans tous les sens et de multiplier les points de vues, mais tu peux aussi participer et me dire ce qui ne te convient pas dans ma réponse.
hé bé, je ne laisse pas tomber !
ta réponse est assez "normande", tu as l'air d"hésiter entre a, b, c et e !
ce qui ne veut pas dire que tu réponds à côté, loin de là. En fait je n'arrive pas à comprendre si la question doit être épluchée techniquement (frottement, masse, châleur, conditions, etc).
N'étant pas "scientifique", je pensais avoir zappé une évidence.
En fait, j'essaye de comprendre ce qu'on "attend" comme réponse pour ce concours d'entrée en orthophonie.
je te remercie pour ta participation.
D'ailleurs j'ose une question, stupide, suite à ton post : plus on s'approche "virtuellement" du centre de la terre et moins il y a d'attraction (gravité), c'est pour moi illogique car s'il y a moins de gravité, la balle remonterait, non ?
kurr
Non, j'exclus totalement la a. L'énoncé ne précise pas les conditions, ce qui empêche de trancher entre c et b/e.Si la réponse donnée dans le corrigé est a, je ne vois vraiment pas le truc...Non, pas du tout. Pourquoi elle remonterait ? La gravité diminue, donc la balle est de moins en moins attirée vers le centre, mais rien ne la repousse non plus. (Pourquoi "virtuellement" ?)
Curieux....
alors si elle n'est pas repoussée, c'est qu'elle est juste "dans l'espace", comme hors de la terre, uniquement en orbite autour du soleil ?
je disais virtuellement pour laisser de côté les histoires de frottements, châleur..
kurr
En se plaçant dans le "cas idéal" (pas de forttement, absence de chaleur ...) la réponse est :
c : la balle effectue un va-et-vient sans s'arrêter
Au centre de la terre, oui, on peut voir ça comme ça, en effet. La balle n'est plus soumise à l'attraction terrestre, donc orbite autour du soleil.Ok. Dans ce cas là, la vitesse accumulée pendant la chute suffira à la balle pour atteindre la surface de l'autre coté, retomber et osciller indéfiniment. Contrairement au cas avec frottements, la balle va accélérer jusqu'au centre de la terre et ralentir jusqu'à la surface de l'autre coté.
c sans hesitation,
ta balle sera en acceleration (9,81 m/s²) tout au long de sa descente il n'y a donc aucune raison qu'elle s'arrete au centre de la terre. durant la descente, le travai du poid sera positif (moteur) ensuite elle remontera de lautre coté avec la meme deceleration elle finira doc par s'arreter a lautre bout de la terre et redescedra le scenario recommence. tu peux aussi utiliser le theoreme de l'energie cinetique en utilisant 3 pt A le pt de depart O le centre de la terre et B le point opposé.
enfin, je ne pense pas que la gravité soit nulle au centre de la terre car F=(mm'/d²)G
ni la masse de la terre ni la masse de la balle ne change.
seule la distance d change en approchant de zero, la force F augmente.
tu dis retomber et "osciller", c'est à dire finir par s'arrêter au centre ?
je commence à me mélanger !
Merci à érik, mais pourquoi la balle ne s'arrête pas ?
et pourquoi ce n'est pas la réponse des annales !
Sauf les frottements. Comme on ne connait pas les conditions de l'expérience, je pense qu'on n'a aucune raison de les ignorer.Oui, c'est ce qui se passe dans l'hypothèse simplifiée ou le puits est sous vide.[/QUOTE]enfin, je ne pense pas que la gravité soit nulle au centre de la terre car F=(mm'/d²)G[/QUOTE]Pourtant c'est le cas. Cette formule n'est valable qu'à l'extérieur.
Non, osciller indéfiniment, c'ets à dire sans jamais s'arréter. C'est ce qui se passe en négligeant toutes les forces de frottements. Ca correspond à la réponse c. En effet, dans ces conditions la balle n'a aucune raison de s'arréter, la somme de son énergie potentielle (liée à sa distance au centre de la terre) et son énergie cinétique (liée à sa vitesse) est constante. Elle repasse donc toujours au centre à la même vitesse, et s'immobilise toujours à la même altitude avant de retomber dans le puits.
Essaye de visualiuser la chose : de l'autre coté, la balle vient du centre de la terre avec une vitesse effroyable, ralentit de plus en plus, arrive bien verticalement à la sortie du puits... pourquoi diable est-ce que ça s'arrèterait là ? C'est comme si tu lançais la balle en l'air et qu'elle ne retombait pas ! Si personne n'est là pour l'attrapper pile au moment ou elle passe, rien ne l'empêche de retomber tout naturellement dans le puits et de recommencer ainsi éternellement.
En même temps l'énoncé précise que la balle est en caoutchouc dur. Ca paraît bizarre comme précision si le but est de négliger les frottements.
Salut,
J´ai un super doute, mais je me lance :
La terre tourne autour d´un axe . Les hommes restent sur la surface parce qu´il sont plus eloigne de l´axe. Agit alors une force centripete
( j´aurais dit centrifuge, mais ca ne colle pas), qui maintient les hommes a la surface de la terre
Il reste donc l´interaction soleil-objet. Vu la duree de la chute, l´objet va tombe et continue sa chute.
C un peu tiree par les cheveux, mais j´aimerai avoir l´avis de certain sur cette proposition tordue.
A+
Un peu confus... ici, de toutes façons, cette rotation n'entre pas en compte puisque le puits traverse la terre d'un pole à l'autre.La terre tourne autour d´un axe . Les hommes restent sur la surface parce qu´il sont plus eloigne de l´axePas très précis non plus... l'interaction soleil-objet est sensiblement la même que l'interaction soleil-terre. Dans l'étude du mouvement de l'objet par rapport à la terre, on peut donc négliger l'influence du soleil. De la même manière, les astronautes qui sortent de l'ISS ne tombent pas sur terre.Il reste donc l´interaction soleil-objet. Vu la duree de la chute, l´objet va tombe et continue sa chute.
C'est b et je n'ai pas envie de me prendre la tête en démonstrations pourtant évidentes.
La balle arrive au centre, passe donc dans une zone ou la densité est la plus forte, donc la gravité la plus forte, donc elle y est le plus attirée et c'est tout.
Non, la gravité n'est pas plus forte au centre de la terre.
Et de toutes façons en aucun cas c'est la gravité qui arrètera la balle au centre, mais bien les frottements.
Tu vois, ce qui te semble évident...
Je crains que les démonstrations évidentes que tu as en tête soient loin d'être évidentes. Tout simplement parce que le résultat que tu énonces est faux.
Bjr à tous,
A mon humble à vis, toutes les forçes de gravité
convergent au centre de la terre.
Donc au centre de convergence toutes ces forçes
s'ANNULENT entre elles.
Donc la balle devrait rester en plaçe sans ne plus bouger,les forçes s'annulant.
Exemple: prenez dix personnes de forçe égalent .
Répartissez les d'une façon égale sur le pourtour d'une circonférençe.Si elles poussent toutes d'une meme forçe
(gravité) vers le centre, la RESULTANTE de leur effort
est nulle.Le centre ne bouge pas(la balle reste en plaçe).
mais les efforts STATIQUES sont bien présents.
Cordialement
Les forces s'annullent, oui on peut dire ça comme ça. Le résultat est que globalement, la balle n'est soumise à aucune force donc ne subit aucune accélération. Ca n'indique rien sur sa vitesse, qui restera constante. Aucune raison pour que la balle s'arrète dans ces conditions.
oui au centre de la terre la force de gravitation est nulle, c'est exact.Donc au centre de convergence toutes ces forçes
s'ANNULENT entre elles.
Donc la balle devrait rester en plaçe sans ne plus bouger,les forçes s'annulant.
Par contre la balle lachée depuis la surface de la terre arrive au centre avec une certaine vitesse, c'est pourquoi elle ne reste pas au centre et continue son petit bonhomme de chemin.
En s'éloignant du centre elle subie à nouveau la force gravitationnelle, ce qui produit une décélération, en réfléchissant un peu on s'appercoit qu'elle est autant décélérée en s'éloignant du centre qu'elle a été accelérée en s'approchant du centre.
Le résultat est qu'elle poursuit sa course jusqu'à arriver à l'autre bout du puit avec une vitesse nulle, et recommence à tomber.
bonjour,
merci pour vos participations, intéressantes quoique opposées parfois.
Après réflexion, il me semble que c'est un lacher de balle dans un puits et puis (ahahah) c'est tout, je veux dire par là qu'il n'est pas précisé l'absence de frottement.
Peut-on en conclure alors, si j'ai tout compris, que la balle va faire un aller retour grâce à sa vitesse, ensuite elle va progressivement décélérer grâce au frottement, enfin elle va s'arrêter au centre en l'absence de gravité.
Ce qui ne correspond à aucunes des réponses proposées !
ça délire dans les annales !
kurr
Faut choisir, tu ne peux pas ne pas avoir de frottements au début (un aller et retour) et en avoir après.
Pas de frottements => allers et retours perpétuels entre les deux pôles.
Avec frottements, tu peux avoir plusieurs cas il me semble:
- la balle peut s'arrêter au centre de la terre sans jamais le dépasser.
- la balle peut faire des oscillations centrées sur le centre de la terre, d'amplitude de plus en plus petite (des allers et retours mais en s'éloignant de moins en moins du centre à chaque fois).
Si... c'est la réponse e, ça. Mais e et b sont assez proches : on a un phénomène qui, en l'absence de frottements, donnerait une oscillation (réponse c). Si on ajoute des frottements, l'oscillation est ammortie. En fonction de l'importance de ces frottements, le système peut effectuer quelques oscillations avant de s'immobiliser (ce qui est le cas si la balle fait un aller-retour, réponse e), ou rejoindre directement sa position d'équilibre sans la dépasser (réponse b). Essaye de t'imaginer un ressor accroché au couvercle d'un pot de confiture, avec une bille de plomb au bout du ressort. Tu le ressord est tendu et qu'on le lâche, il va effectuer des oscillations. Si on remplit le pot d'eau, les frottements vontêtre plus importants, et les oscillations vont très vite s'amortir. Si le pot est rempli par quelque chose de beaucoup plus visqueux, comme de la confiture ou de la purée, il est possible que le ressort tire la boule vers la position d'équilibre, mais que les frottements soient trop importants pour que cette position soit dépassée.
Personnellement, si on se place dans de l'air, je reste sur ma réponse b : la durée de la chute, l'importance des frottements et la faiblesse de la gravité à l'approche du centre font qu'à mon avis la balle n'a aucune chance d'osciller avant de s'immobiliser.
EDIT : croisement avec Matthias, mais on a interprété ta description un peu différemment.
non ce n'est pas la e, car il n'y a pas d'aller-retour dans la e.
bref, je commence à mieux comprendre, j'opte pour la b mais comme dit matthias : la balle s'arrête ou oscille (avant de s'arrêter).
Je sais qu'on est dans l'hypothèse, mais pourquoi n'est-on pas sûr ?
Kurr
Hum... c'est vrai que ce n'est pas dit explicitement... en lisant "amortissement", je pensais implicitement à "oscillations amorties", mais ce n'est peut-être pas le cas. Du coup je ne vois plus trop la nuance avec la b.Si dans la e il n'y a pas d'oscillation mais bien un ralentissement de la balle, j'imagine que la b signifie que la balle stoppe net en arrivant au centre, ce qui n'est pas non plus le cas. Donc en regardant les propositions sous cet angle, les deux hypothèses que je prenais pour b et e sont en fait toutes deux contenues dans la proposition e.On ne peut pas affirmer que la balle va dépasser le point d'équilibre, ni affirmer le contraire : cela dépend de plein de paramètres telles que la viscosité de l'air en fonction de la profondeur, le cs (lié à l'aérodynamisme) de la balle, sa masse, etc... On ne connait pas toutes ces valeurs, et dans le cas contraire il faudrait faire des calculs.
Mais dans tous les cas, et à la lumière de cette meilleure interprétation des différentes propositions, la réponse sera donc e sans le moindre doute en présence de frottements, et toujours c dans le cas contraire.
