Physique chimie. (25 points).
Le 400 m est une des épreuves reines de l’athlétisme olympique. Les
coureurs parcourent un premier virage, suivi d’une ligne droite, d’un
second virage et d’une dernière ligne droite avant l’arrivée. Ils
doivent absolument rester dans leur couloir.
Afin de compenser les différences de distances parcourues selon que
l’athlète se trouve à l’intérieur ou à l’extérieur de la piste, les
lignes de départ sont décalées comme le montre la figure suivante.
Le signal sonore de départ est donné par un juge-arbitre, appelé
starter, positionné derrière les athlètes. Des haut-parleurs placés
derrière chaque coureur reproduisent simultanément le signal sonore de
départ donné par le starter.
Question 1 (1
point) : indiquer le nom de l’appareil permettant de mesurer la durée
de la course d’un athlète.
Chronomètre.
Question 2 (3
points) : parmi les relations suivantes, recopier celle qui permet de
calculer la vitesse. Préciser ce que représentent t et d.
v = d / t vrai ; v
= t / d ; v = d x t.
En 2021, aux jeux olympiques de Tokyo, la finale de l’épreuve féminine
du 400 m a été remportée par la Bahaméenne Shaunae Miller-Uibo en 48,36
s.
Question 3 (4
points) : calculer la vitesse moyenne de cette championne lors de sa
course.
400 / 48,36 ~8,27 m /s.
L’Institut National du Sport, de l'Expertise et de la Performance
(INSEP) a étudié en 1999 les performances d’athlètes féminines sur 400
m au cours de trois épreuves de niveau mondial, national et régional.
Le graphique suivant regroupe les vitesses moyennes des athlètes sur
des intervalles de 50 m.
Question 4 (4
points) : qualifier, à l’aide de deux adjectifs, le mouvement des
athlètes lors des cent derniers mètres. La réponse devra être justifiée
à partir du graphique et des informations figurant au début de l’énoncé.
Les points sont pratiquement alignés sur les 100 derniers mètres. la
distance parcourue est proportionnelle au temps.
La vitesse moyenne est constante ( mouvement uniforme).
Les performances des concurrentes de la finale du 400 m des jeux
olympiques de Tokyo en 2021 sont renseignées dans le tableau suivant :
Question 5 (2
points) : identifier les deux athlètes qui ont les temps de course les
plus proches. Calculer l’écart de temps entre ces deux athlètes.
Candice McLeod et Jodie Williams.
49,97 - 49,87 = 0,10 s.
Le starter est positionné à environ 5 m du coureur n° 1 et à environ 45
m du coureur n° 8.
La valeur de la vitesse de propagation du son dans l’air est égale à
340 m/s.
Question 6 (11
points) : en exploitant le résultat de la question 5, expliquer
pourquoi il est nécessaire de placer des haut-parleurs derrière chaque
coureur. Un raisonnement s’appuyant sur des calculs est attendu.
Le coureur n°1 perçoit le son au bout de 5 / 340 ~0,015 s.
Le coureur n°8
perçoit le son au bout de 45 / 340 ~0,13 s.
Les coureurs doivent percevoir le son du top départ en même temps, d'où
la nécessité de mettre un haut parleur derrière chaque coureur.