Les fusées Chapitres concernés : devoir préparatoire histoire des arts Durée du devoir : 45 minutes

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1 Nom :. Prénom : Date :. Classe : 3 ième.. Chapitres concernés : devoir préparatoire histoire des arts Durée du devoir : 45 minutes Note : Commentaires : /20 Barème : Question Compétence évaluée Nombre de points Note 1 S informer 5 2 S informer 5 3 S informer 5 4 Communiquer 5 Bonus Compétences mathématiques 1 TOTAL 21 Bon courage! Commencez par lire les documents donnés en annexe! Question 1 (5 points) Associer les événements correspondants aux dates indiquées (-1 point par faute, -0,5 en cas d absence de réponse) Premier millénaire 1232 XVIème XVIIème XVIIIème juillet premier millénaire : feux d artifice chinois : flèches à feu lors de la bataille Kai-Keng 1 XVI ième siècle : 2 Fin du XVII ième siècle : 3 Fin du XVIII ième siècle : : : 6 3 octobre 1942 : : 8 4 octobre 1957 : janvier 1958 : juillet 1969 :. Collège des Tilleuls Annecy Page 1 sur 9 Devoir de Physique - Chimie

2 Question 2 (5 points) Comparatif fusée Tintin et fusée V2, compléter le tableau suivant (0,5 point par bonne réponse). Fusée Tintin Fusée V2 0 Usage Voyages spatiaux Militaire 1 Type de moteur principal A propergol liquide (alcool et oxygène) 2 Moteur auxiliaire Aucun 3 Transporte Passagers 4 Possède un poste de pilotage (Oui/non) 5 Possède un système radio (Oui/non) 6 Couleurs / motifs Carreaux rouges et blancs 7 Possède des empennages (Oui/non) Question 3 (5 points) Rappel : +0,5 par réponse juste, 0 si pas de réponse et -0,25 par réponse fausse. 1 Pour concevoir «On a marché sur la Lune» Hergé s est inspiré de la mission Apollo 11 2 Un moteur d avion peut fonctionner dans l espace 3 Une fusée se propulse car elle s appuie sur l air 4 Il faut un canon pour lancer une fusée 5 Une fusée ne fonctionne que dans l espace 6 Une fusée fonctionne grâce au principe «d action réaction» 7 Une fusée peut fonctionner dans l espace 8 Pour le design de la fusée de Tintin, Hergé s est inspiré du design des fusées V2 9 ont d abord été développées pour un usage militaire 10 La principale application civile des fusées est de placer des satellites sur orbite Question 4 (5 points) Sur un forum, on trouve la question suivante : Vrai Faux Collège des Tilleuls Annecy Page 2 sur 9 Devoir de Physique - Chimie

3 En vous aidant des documents en annexe, proposer une réponse expliquant pourquoi une fusée peut se propulser dans l espace. Attention à la clarté de vos explications. Question BONUS (1 point) La distance Terre - Lune est km. Dans objectif Lune, Hergé prévoit que le voyage de la fusée de Tintin et ses compagnons met 4 heures pour rejoindre la Lune en ligne droite. Quelle est la vitesse moyenne de la fusée. Donner le résultat en kilomètres par seconde. Collège des Tilleuls Annecy Page 3 sur 9 Devoir de Physique - Chimie

4 Annexes Un peu d histoire 1 - Les premières fusées Dès le premier siècle de notre ère, les chinois disposaient d'une poudre explosive qu'ils utilisaient pour des feux d'artifice. 2 - De la bataille de Kai-Keng à la fusée de Schmidlap En 1232, lors de la bataille de Kai-Keng, les chinois repoussèrent les mongols grâce à des "flèches de feu". A la suite de cette bataille, les mongols fabriquèrent eux-mêmes leurs fusées et les diffusèrent en Europe. De nombreux récits nous font part des expérimentations sur les fusées entre le XIIIème et le XVème siècle. En Allemagne, au XVIème siècle, Johann Schmidlap conçut une fusée en escalier. Une première fusée de grande taille (premier étage) emportait une fusée plus petite (deuxième étage). Lorsque la grande fusée s'étaient consumée, la petite continuait et gagnait une altitude plus élevée. L'invention de Schmidlap est à la base de toutes les fusées destinées à gagner l'espace. 3 - deviennent une science A la fin du XVIIème siècle, Isaac Newton ( ) posa les fondements scientifiques de la fuséologie. Il organisa les résultats de ses recherches en 3 lois qui expliquent comment fonctionnent les fusées. Vers la fin du XVIIIème siècle, le colonel William Congreve, expert en artillerie, entreprit de fabriquer des fusées pour l'armée britannique. Ses fusées furent très efficaces sur les champs de bataille. 4 - Modernes Au début du XXème siècle, l'américain Robert H. Goddard ( ) conduisit des expériences pratiques sur les fusées. Il démontra qu'une fusée fonctionnait mieux dans le vide que dans l'air. Il affirma également que les fusées à étages étaient le moyen d'atteindre des altitudes élevées et donc, d'échapper à l'attraction terrestre. Goddard s'intéressa bientôt aux carburants liquides et réussit le premier tir d'une fusée à propergols liquide en Avec les années, ses fusées devenaient de plus en plus grosses et montaient de plus en plus haut. Troisième grand pionnier, l'allemand Hermann Oberth ( ), publia en 1923 un ouvrage (Des fusées dans l'espace interplanétaire) qui allait avoir une grande importance. En Allemagne, en 1937, des scientifiques et des ingénieurs allemands Fusée V2 Collège des Tilleuls Annecy Page 4 sur 9 Devoir de Physique - Chimie

5 furent regroupés, sous la direction de Wernher von Braun. Ils construisirent et testèrent en vol des fusées et notamment les célèbres V2 qui furent utilisés pour bombarder Londres. Le premier vol réussi d un V2 eu lieu le 3 octobre Au moment de la chute de l'allemagne, les américains s'emparèrent d'un stock important de V2 et de pièces détachées. Ils accueillirent également des ingénieurs allemands et se lancèrent dans un programme spatial. De leur côté, les Russes, qui avaient aussi recruté des ingénieurs allemands, menaient un programme parallèle de développement des V2, avec le succès qu'on leur connaît : le 4 octobre 1957, l'u.r.s.s. lançait Spoutnik-1 (premier satellite artificiel). Quelques mois plus tard, le 31 janvier 1958, les américains avaient leur premier satellite : Explorer-1. A la fin de l'année, le programme spatial s'organisait formellement avec la création de la NASA. L'aventure des vols habités pouvait commencer... Le 21 juillet 1969, Neil Armstrong, lors de la mission Apollo 11, devient le premier homme à marcher sur la Lune : «That's one small step for a man, one giant leap for mankind» («C'est un petit pas pour (un) homme, mais un pas de géant pour l'humanité»). Depuis, bien des progrès ont été faits et aujourd hui les fusées sont utilisées de façon industrielle. Dans le domaine militaire, on parle de missiles. Dans le domaine civil, les fusées servent principalement à placer des satellites sur orbite. Fonctionnement d une fusée Une fusée est un canon qui recule. Lorsque l'on tire un coup de canon, une explosion instantanée exerce des forces (des poussées) dans toutes les directions. Toutes ces forces sont égales. Celles qui s'exercent contre les parois du tube du canon s'équilibrent donc. Mais celles qui s'exercent vers la bouche ouverte du canon ne rencontre aucune opposition et se précipitent dans cette direction. Si on a introduit un obus dans le fût du canon, celuici est propulsé par l'extrémité ouverte du fût du canon et il vole sur un kilomètre ou deux. Dans le même temps, une légère opposition, due à l'obus, s'exerce. Cette opposition dans un sens est équilibrée par une force identique qui s'exerce dans l'autre sens : le canon lui-même est poussé vers l'arrière d'un mètre ou deux. C'est le principe "action et réaction". Les forces agissant simultanément sur le canon et sur l'obus, sont les mêmes mais l'obus a une faible masse et reçoit une importante accélération tandis que le fût du canon a une énorme masse et reçoit une faible accélération. L'accélération varie donc selon la masse. Dans un canon, l'accélération (la "poussée" ou "force") dure un bref instant, celui de l'explosion. Dans une fusée, l'explosion est contrôlée et est continue (elle dure longtemps). Collège des Tilleuls Annecy Page 5 sur 9 Devoir de Physique - Chimie

6 Avec une fusée, la masse du fût du canon est remplacée par la masse du corps de la fusée et la masse de l'obus éjecté est remplacée par la masse des gaz éjectés. Les "forces" (les "poussées") sont produites par une explosion contrôlée qui intervient dans la "chambre de combustion" du moteur de la fusée. Le gaz (l'obus) est alors éjecté (propulsé) d'un côté et la fusée (le fût du canon) est propulsé de l'autre côté. La "force" (la "poussée") est suffisamment gigantesque pour que la masse colossale de la fusée soit arrachée à l'attraction terrestre et s'élève. Deux types de fusées emportent à la fois le carburant et le comburant (on parle de propergols). Elles n ont pas besoin d air pour fonctionner et peuvent donc fonctionner dans le vide. Les moteurs fusée sont les seuls moteurs capables de fonctionner dans l espace. à propergols liquides ont un réservoir pour le carburant (en général du dihydrogène) et un réservoir pour le comburant (en général du dioxygène). à propergols solides ont leur comburant et leur carburant intimement mélangés. La fusée de Tintin est elle d un troisième type : elle utilise un moteur nucléaire. Cela reste du domaine de la science fiction et n a jamais été réalisé (bien que cela soit théoriquement possible). Collège des Tilleuls Annecy Page 6 sur 9 Devoir de Physique - Chimie

7 Plan d une fusée V2 Remarque : couleur des V2 : carreaux blancs et rouges. Collège des Tilleuls Annecy Page 7 sur 9 Devoir de Physique - Chimie

8 Plan de la fusée de Tintin Légendes: 1- antenne radio et radar 2- réserves soutes 3- poste de pilotage 4- chambre 5- soute à vivre 6- petits réservoirs (air, eau, ) 7- réservoirs propulsion moteur auxiliaire (à propergols liquides) 8- Sas et soutes 9- soutes et machines 10- blindage anti-radioactivité 11- moteurs 12- tuyères 13- empennages 14- carénage des supports 15- amortisseurs 16 à 29 : détails Plan disponible page 35 de la bande dessiné «Objectif Lune» de Hergé. Remarque : couleurs de la fusée de Tintin : carreaux rouges et blancs Collège des Tilleuls Annecy Page 8 sur 9 Devoir de Physique - Chimie

9 Alban du Plessis Fonctionnement de la fusée de Tintin Voir page 16 de «Objectif Lune» A noter : On a marché sur la Lune est le dix-septième album de bande dessinée des aventures de Tintin, prépublié du 30 mars 1950 au 30 décembre 1953 dans les pages du journal Tintin, cette prépublication se confondant avec celle de l album précédent: Objectif Lune. L album est paru en FIN Collège des Tilleuls Annecy Page 9 sur 9 Devoir de Physique - Chimie