Bonjour, Je suis confronté à un exercice de physique, que j'ai malheureusement énormément de mal à résoudre, est ce que quelqu'un pourrait m'aider ( une réponse
Physique/Chimie
marieange219
Question
Bonjour,
Je suis confronté à un exercice de physique, que j'ai malheureusement énormément de mal à résoudre, est ce que quelqu'un pourrait m'aider ( une réponse justifiée serait préférable ).
En vous remerciant par avance pour votre aide.
Exercice :
Delphine et Marinette passent des vacances à la latitude de 45°N. Elles sont toutes les deux allongées sur la plage.
Delphine dit : "Nous sommes immobiles"
Marinette répond : "Non nous allons à plus de 1 000 km/h"
Qui a raison ? ( Il est demandé une réponse très détaillé )
Donnée : Rayon de la Terre R = 6400 km.
Je suis confronté à un exercice de physique, que j'ai malheureusement énormément de mal à résoudre, est ce que quelqu'un pourrait m'aider ( une réponse justifiée serait préférable ).
En vous remerciant par avance pour votre aide.
Exercice :
Delphine et Marinette passent des vacances à la latitude de 45°N. Elles sont toutes les deux allongées sur la plage.
Delphine dit : "Nous sommes immobiles"
Marinette répond : "Non nous allons à plus de 1 000 km/h"
Qui a raison ? ( Il est demandé une réponse très détaillé )
Donnée : Rayon de la Terre R = 6400 km.
1 Réponse
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1. Réponse Seven117
La réponse les deux !
Ici c'est un problème de mécanique et donc le constat dépend du référentiel d'étude qu'on va considérer ici comme galiléen (meme si c'est pas complètement vrai). (si tu ne sais pas ce que c'est qu'un référentiel je te le mettrai en commentaire)
Pour Delphine elle considère que le référentiel d'étude est le sol, on ne bouge effectivement pas par rapport au sol !
Pour Marinette elle considère que le référentiel d'étude est le référentiel géocentrique. Donc le système étudié (Delphine et Marinette qui passent des vacances à la latitude de 45°N) est lié au sol (on considère qu'elles ne se déplacent pas sur le sol meme si cela resterai valable) se déplace ! reste à savoir si effectivement elle a raison de dire que le système va plus vite que 1 000 km/h
Pour cela on va chercher à quelle vitesse se déplace le système dans le référentiel géocentrique
Il s'agit de trouver la vitesse d'un point situé à la latitude +45° (ou 45°N c'est pareil) sur une sphère de 6400 km de rayon qui tourne à une vitesse angulaire
de 360° pour 24h.
- Vu qu'on est en physique, la vitesse angulaire nommée ω doit être en radians par secondes et pas en degrès par heures (et encore, puisque le résultat est en heures un résultat en radians par heures est très bien aussi)
360°=2π rad donc 360/24 degrès par heures = π/12 radians par heures ce qui fait en gros 0,26 rad/h.
- Maintenant la vitesse linéique en un point de la terre à une latitude L(en radian et c'est un angle (On peut le laisser en degrès ca change pas grand chose, mais en physique l'unité de l'angle c'est le radian) !) :
Il faut déterminer à quel est le rayon du "cercle" à la latitude L. Ce rayon vaut R*cosinus(L) (ou R*cos(L) pour les intimes) avec R le rayon de la sphère. je te justifie ca à la fin
- Il ne reste plus qu'à multiplier le rayon de ce cercle par la vitesse angulaire pour avoir la vitesse linéique.
- Application numérique :
v = R*cos(L)*π/12
soit v ≈ 1 176,62 km/h
donc elle a raison aussi sur le fait que la vitesse linéique est plus grande que 1000 km/h.
Justification que le cercle d'une sphère à une latitude L vaille R*cos(L)
Tu prends une sphère, et tu va y couper une fine tranche. Tu vas avoir un cercle de rayon R. Tu traces un diamètre. (il représente l'équateur). A partir du diamètre, tu va monter de 45° en haut (vers le nord ou plus mathématiquement dans le sens trigonométrique (c'est pour ca qu'on dit aussi +45°). Tu places un point M sur le cercle à cette latitude là. Tu traces une flèche (c'est un vecteur) qui rejoint le centre du cercle à M. Si tu le mesures il fait R mètres (normal t'as juste tracer un rayn d'un cercle avec une flèche au bout). Tu traces Une autre diagonale orthogonale à la première, et tu traces un segment qui part de M et qui est orthogonal à la derniere diagonale et qui coupe cette diagonale en H. que tu as tracé. ca c'est le "cercle" qu'il y a à la latitude L. Nous on veut son rayon. Donc tu traces une flèche qui va de H à M (un deuxième vecteur).
Maintenant ton vecteur HM a pour longueur (on dit meme norme pour un vecteur c'est quand meme mieux !) le rayon du cercle que tu veux ! il faut alors projeter le vecteur OM (centre du cercle, point M) sur le vecteur HM afin d'avoir la Norme du vecteur HM d'après les formules du cours tu as HM (en norme) = OM (en norme aussi) * cos(L) et voilà !
Bon le soucis c'est que c'est super barbare comme explication, que j'ai du pas mal la modifier, on aurait aussi pu passer par pythagore et la trigonométrie mais je me serais plus ambrouillé dans mes explications par là. Un dessin aurait été plus simple mais j'ai rien sous la main pour en faire un et le linker. Trace (à la main on s'en fiche) les étapes et nomme bien les points et normalement tu devrais le voir. Place aussi l'angle L sur la figure tu le sentiras mieux.
Si tu as besoins de plus d'explications ou de meilleures explications hésites pas !