Sujet :

On étudie le mouvement d’une goutte d’eau de masse m en chute verticale dans l’air, en l’absence de tout vent.
À l’instant initial, la goutte de pluie a une vitesse nulle. L’intensité de la pesanteur est notée g.
La courbe représentant l’évolution de la valeur de la vitesse (en m.s–1) au cours du temps (en seconde) est donnée ci-dessous : (voir image)


Données :

Masse de la goutte d’eau : m eau = 5,0.10^–7 kg
Rayon de la goutte : 0,50 mm
Masse volumique de l’air : 1,2 kg.m^–3
g = 9,8 N.kg^?1
Masse volumique : p = m / V


Questions :

1. Dans quel référentiel étudie-t-on la chute de la goutte d’eau ?

2. La trajectoire de la goutte d’eau est-elle rectiligne ou curviligne ?

3. Quelle est l’évolution de la vitesse entre l’instant initial et le temps t = 20 s ? Décrire le mouvement de la goutte de pluie.

4. Que peut-on dire de la valeur de cette vitesse à partir de t = 20 s ? Quelle est sa valeur ? Décrire le mouvement de la goutte de pluie.

5. Rappeler le principe d’inertie.

6. Lorsque le mouvement de la goutte d’eau est rectiligne et uniforme, que peut-on dire sur les forces qui s’exercent sur la goutte d’eau ?

7. Donner les caractéristiques du poids de la goutte d’eau. Ne pas faire de calculs dans cette question.

8. La Poussée d’Archimède exercée par l’air sur la goutte de pluie est constante pendant tout le mouvement. Lorsque le mouvement de la goutte d’eau est rectiligne et uniforme, une 3e force compense le poids ; déduire des questions 6 et 7 les caractéristiques de cette force. Comment s’appelle cette force ?

9. Calculer les valeurs du poids et de la poussée d’Archimède qui s’exercent sur la goutte. Comparer ces 2 forces.

10. Représenter la gouttelette d’eau par un cercle puis dessiner, en utilisant comme échelle 1 cm pour 10^–6 N, les forces qui s’exercent sur la goutte au-delà de t = 20 s.



Où j'en suis :

Je répondu à seulement 4 questions mais je ne suis pas sur de mes réponses...

1) On étudie la chute de la goutte d'eau dans le référentiel terrestre.

2) La trajectoire de la goutte d’eau est curviligne.

3) La vitesse de la goutte de d’eau augmente entre l’instant initial et le temps t = 20. De l’instant initial jusqu’au temps t = 10, le mouvement est curviligne et sa vitesse augmente de plus en plus. Ensuite la vitesse reste la même (30 m.s-1) et le mouvement devient rectiligne et uniforme.

5) Le principe d’inertie est « Tout corps persévère en son état de repos ou de mouvement rectiligne et uniforme si les forces qui s'exercent sur lui se compensent. »

Pour les questions 4, 6, 7, 8, 9, 10 je ne sais pas...

Merci à tous ceux qui m'aideront :)