Entraînement à l épreuve d Evaluation des Compétences Expérimentales

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1 Entraînement à l épreuve d Evaluatin des Cmpétences Expérimentales Les astrnautes nt-ils véritablement marché sur la Lune? CONTEXTE DU SUJET : Les rumeurs sur le prgramme Apll snt une thérie du cmplt seln laquelle les vaisseaux du prgramme Apll ne se seraient jamais psés sur la Lune et qu'il s'agirait en fait d'une mise en scène réalisée sur Terre. Ces théries nt pris de l'ampleur dans les années 1970 lrsqu'un climat de défiance vis-à-vis des institutins s'installe chez beaucup d'américains dans le sillage du scandale du Watergate et de la guerre du Viêt Nam. L argument qui a été le plus invqué pur mettre en dute l authenticité des vidés cncerne le drapeau des États- Unis planté sur la Lune, que l n peut vir «fltter» au vent, alrs qu'il n'y a pas d'atmsphère sur la Lune Le but de cette épreuve est d étudier une vidé de la missin Apll 16 pur vérifier qu elle a bien été réalisée sur la Lune. Dcument 1 : matériel à dispsitin Vus dispsez du matériel suivant : Un rdinateur avec les lgiciels Regavi et Regressi, Les mdes d empli des lgiciels Regavi et Regressi. Une séquence vidé de la missin Apll 16 qui mntre un bjet lancé par un astrnaute. Dcument : lancer d'un prjectile Sit le système d'axes ci-cntre. On cnsidère un prjectile lancé, à t = 0 : de la psitin M 0 (x 0, y 0, z 0 =0) y g z x avec la vitesse initiale v x 0 y v z v.cs v v v.sin ù est l'angle que fait le vecteur 0 vitesse initiale avec l'axe hrizntal Ox. On rappelle les équatins hraires des crdnnées d un tel prjectile : x(t) v cs( ) t x g t y(t) v sin( ) t y z(t) 0 L'équatin de sa trajectire est : x x g. v.cs( ) y(x) tan( ).(x x ) y Page 1

2 Dcument 3 : la pesanteur Le champ de pesanteur est le champ attractif qui s'exerce sur tut crps dté d'une masse au visinage de la Terre u d'un autre astre. En première apprximatin, n peut cnfndre le champ de pesanteur et le champ gravitatinnel autur d'un astre. La Terre n'étant pas un astre sphérique et hmgène, la nrme du champ de pesanteur dépend du lieu. Cependant, n peut cnsidérer avec une bnne apprximatin que cette nrme vaut en myenne 9,8 m/s. Sur la Lune, la nrme du champ de pesanteur est envirn six fis mindre que sur Terre, du fait de la mindre masse de la Lune. Cela explique les bnds extrardinaires des astrnautes du prgramme spatial américain Apll. Le phénmène a été anticipé et ppularisé dans l'album de Tintin On a marché sur la Lune. TRAVAIL À EFFECTUER 1. Élabratin d un prtcle expérimental (durée cnseillée 0 min) A partir du texte et du matériel mis à dispsitin, rédiger un prtcle expérimental détaillé, qui permette de vérifier que la vidé a bien été prise sur la Lune. On précisera les différentes mesures à réaliser et l explitatin qui en sera faite. APPEL N 1 Appeler le prfesseur pur lui expser ralement le prtcle expérimental élabré u en cas de difficulté Page

3 . Mise en euvre du prtcle expérimental et réalisatin des mesures (durée cnseillée 0 min) Mettre en œuvre le prtcle d investigatin. Mettre en euvre les fnctinnalités du lgiciel à dispsitin pur afficher à l écran le graphe pertinent et le mdéliser. Nter les résultats btenus. APPEL N Appeler le prfesseur pur lui présenter les résultats expérimentaux u en cas de difficulté 3. Validatin du mdèle utilisé (durée cnseillée 0 min) Quelles hypthèses, cncernant les frces appliquées au prjectile, cnduisent aux équatins hraires prpsées dans le dcument? Ces hypthèses snt-elles justifiées sur la Lune? Page 3

4 En vus appuyant sur vs résultats, rédigez un rapprt argumenté cncluant sur l authenticité, u nn, de la séquence vidé analysée. Prpsez une explicatin au fait que le «célèbre» drapeau planté sur la Lune semble fltter. Purqui la NASA n a-t-elle pas envisagé d utiliser des véhicules vlants, cmme des ULM, pur permettre aux astrnautes de parcurir de plus grandes distances sur la Lune? APPEL N 3 Appeler le prfesseur pur lui présenter vs cnclusins u en cas de difficulté Page 4

5 Crrectin pintage du "milieu" de l'bjet lancé dnc pintage de mauvaise qualité. Echelle: hauteur de l'astrnaute: m. Pintage sur Regavi puis transfert des dnnées sur Regressi. La curbe x(t) est mdélisée par une drite de cefficient directeur:,5 m/s = v 0 cs( ) La curbe y(t) est mdélisée par une parable a*t + b*t avec a = - 0,763 m/s ( = g/) et b =,14 m/s (= v 0 sin( )) Dnc g/ = 0,76 sit g = 1,5 m/s et,14/,5 = 0,95 = tan( ) La curbe y(x) est mdélisée par une parable: a'*x + b'*x avec a' = - 0,14 m -1 et b' = 0,9 Dnc tan( ) = 0,9 et g = * ( - a' ) * v 0 * cs ( ) = * 0,14 *(,5) = 1,4 m/s Utilisatin de la fnctin dérivée pur faire calculer v x et v y ; mauvais résultats, mdélisatin très difficile. Calculs de v x et v y avec les frmules x/ t et y/ t: n truve vx =,5 m/s On peut mdéliser v y (t) par une drite de cefficient directeur: -1,45 m/s et d'rdnnée à l'rigine: m/s. Dnc n retruve la valeur précédente de g et une valeur de v 0 sin( ) autur de m/s. Page 5

6 ÉVALUATION Analyser cefficient A B Réaliser cefficient A B C D A B C D Valider cefficient A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D Nte Analyser cefficient C D Réaliser cefficient A B C D A B C D Valider cefficient A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D Nte Page 6