Exercice 4 - Mouvement du drone · Bac STI2D Physique-Chimie et Mathématiques Métropole remplacement 2024

EXERCICE 4 (5 points) (physique-chimie)

Mouvement d'un drone

Un drone utilisé en surveillance géographique a été filmé pendant la phase de décollage, durant laquelle son mouvement est vertical ascendant.

Les caractéristiques du mouvement ainsi mesurées figurent sur les documents 1, 2 et 3.

Étude du mouvement du drone pendant le décollage

Q1.

Grâce aux documents 1, 2 et 3 déterminer le type de mouvement dont le drone est animé lors du décollage. Justifier votre réponse à l'aide de deux arguments.

Q2.

À l'aide du document 1, déterminer la distance parcourue par le drone pendant les 3 premières secondes de la phase de décollage.

Q3.

À l'aide du document 2, calculer la valeur de l'accélération $a_z$ du drone pendant la phase de décollage. Préciser si cette valeur est cohérente avec le document 3.

On admet que l'on peut appliquer le principe fondamental de la dynamique dans la situation étudiée. La masse du drone étudiée est $m = 895\text{ g}$.

Q4.

Montrer que la valeur de la résultante des forces $\vec{F}_{\text{totale}}$ exercées sur le drone pendant ce mouvement est $F_{\text{totale}} = 9,8 \times 10^{-1}\text{ N}$.

Q5.

Rappeler des caractéristiques du poids $\vec{P}$. Donner l'expression de sa valeur et la calculer. On donne la valeur de l'intensité de la pesanteur: $g = 9,81\text{ m}\cdot\text{s}^{-2}$.

Lors du décollage, le mouvement du drone est vertical vers le haut. Il n'est alors soumis qu'à son poids noté $\vec{P}$ et à la force, notée $\vec{F}_{\text{air}}$, composée de la force de traction de l'air due aux hélices et de la traînée aérodynamique.

Q6.

En expliquant le raisonnement suivi, déterminer la direction, le sens et la valeur de la force $\vec{F}_{\text{air}}$. On s'aidera d'un schéma modélisant la situation, sans souci d'échelle. Toute prise d'initiative pertinente du candidat, même inaboutie, sera valorisée.