Saut vertical sur la Lune,
 concours ENAC pilote 2018.

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Un astronaute de masse m=75 kg, équipé d'une combinaison avec scaphandre de masse M  =85 kg, effectue, sans élan, un bond vertical sur la lune. Le système {astronaute+ scaphandre } est assimilé à un point matériel A localisé au niveau de la ceinture de l'astronaute. Initialement ( avant le saut ), la coordonnée verticale z, ou altitude du point A est z0. La hauteur h est définie par la différence entre l'altitude maximale zm atteinte par A et z0. L'origine des altitudes est donnée par un point O situé sur le sol lunaire.
On note gL ~1,5 SI, l'intensité du champ de pesanteur lunaire. Ce champ est supposé uniforme au voisinage du sol.
  1.  Quelle est l’unité de gL ?
A) m /s ; B) m s2 ; C) m s-1 ; D) m s-2 vrai.

2. Donner l'expression de l'énergie potentielle de pesanteur Ep p sur la lune du point A. L'origine de cette énergie est prise en O.
A) -MgL OA ; B) (m+M)gLOA vrai ; C) -(m+M)gLOA ; D) MgL OA.

3. Parmi les affirmations suivantes lesquelles sont exactes ?
A) L'énergie potentielle de A se conserve au cours du saut.
B) L'énergie mécanique de A se conserve au cours du saut. Vrai.
C) L'énergie cinétique de A se conserve au cours du saut.
D) L'énergie cinétique de A ( juste avant décollement)  de A est Ec= (m+M)gLh. Vrai.
L'énergie mécanique initiale est sous forme cinétique et potentielle : Ec +(m+M)gLz0 .
L'énergie mécanique finale est sous forme potentielle Epp = (m+M)gLzm.
L'énergie mécanique se conserve : Ec +(m+M)gLz0 =(m+M)gLzm.

4. Donner la ou les expressions correctes de la vitesse initiale v0 de l'astronaute juste après décollement.
A) [2Ec /(m+M)]½. Vrai. B) [2Ec / m]½. C) 2gLh.  D) (2gLh)½. Vrai.
Ec 0= ½(m+M)v02.
Ec 0= (m+M)gLh.
½v02=gLh ; v0 =(2gLh)½.

  5. Quelle est la valeur approximative de v0 pour h = 48 cm ?
A) 12 m /s ; B) 120 cm /s vrai ; C) 12 cm /s ; D) 120 m /s.
v0=(2 x,15 x0,48)½ =1,2 m /s=120 cm /s.

6. .Un saut de même hauteur h est réalisé sans scaphandre sur terre. Exprimer le rapport v0 / v0 T où v0 T désigne la vitesse initiale sur terre.
A) v0 / v0 T =1 ; B) v0 / v0 T =gL/ gT ; C) v0 / v0 T =(gT/ gL )½ ; D)  v0 / v0 T =(gL/ gT )½ . Vrai.
Sur terre :
L'énergie mécanique initiale est sous forme cinétique et potentielle : Ec +mgTz0 .
L'énergie mécanique finale est sous forme potentielle Epp = mgTzm.
L'énergie mécanique se conserve : Ec +mgTz0 =mgTzm.
Ec = m gT h= ½mv20 T.
v0 T = (2gT h)½.
Sur la lune : v0 =(2gLh)½.
v0 / v0 T =(gL/ gT )½ .





  
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