Oui
Mouvement dans un champ de pesanteur
2e loi de Newton
Sujet Bac Corrigé - Lancer du poids - Amérique du Nord 2025 Jour 2 bis - Ex 3 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2025
Terminale spécialité
🏅 Jusqu'où et à quelle vitesse retombe le poids lancé par Raven Saunders ? C'est le fil de l'exercice 3 du bac 2025 de physique-chimie en Amérique du Nord (jour 2 bis), sur 6 points.
- La deuxième loi de Newton : frottements négligeables, équations horaires et équation de la trajectoire.
- Le mouvement dans le champ de pesanteur : abscisse du point de chute, durée du vol et vitesse à l'arrivée au sol.
- L'énergie mécanique : conservation et vérification de la vitesse par une seconde méthode.
Le sujet officiel et le corrigé détaillé sont gratuits en PDF, avec les méthodes et les pièges à éviter.
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Le lancer de poids de Raven Saunders : un exercice de 6 points
L'exercice 3 du bac 2025 de physique-chimie en Amérique du Nord (jour 2 bis) vaut 6 points, pour une durée conseillée d'environ 1 h 03. Il étudie le lancer de l'athlète américaine Raven Saunders : une sphère de 4,00 kg lâchée à 1,80 m du sol avec une vitesse de 12,8 m/s sous un angle de 45,0°. En 8 questions, il mobilise la deuxième loi de Newton, le mouvement dans un champ de pesanteur uniforme et la conservation de l'énergie mécanique. Les démonstrations y sont classiques, mais chaque étape doit être rédigée.
Négliger les frottements (Q1)
Le poids vaut 39,2 N. La force de frottements, calculée à la vitesse maximale, vaut 0,49 N : elle est environ 80 fois plus petite. Pour justifier qu'une force est négligeable, il faut calculer les deux valeurs puis leur rapport, et conclure avec un nombre plutôt qu'avec un « beaucoup plus petite ».
Équations horaires et trajectoire (Q2 et Q3)
La démonstration suit un plan immuable : système, référentiel terrestre supposé galiléen, bilan des forces réduit au poids, deuxième loi de Newton qui donne a = g, projection sur les axes, puis deux recherches de primitives. Chaque constante se détermine par une condition initiale écrite explicitement. Deux pièges reviennent souvent : oublier la hauteur h, car la sphère part de A et non de l'origine, et oublier le signe moins de az avec un axe vertical orienté vers le haut. En isolant t dans x(t) puis en le remplaçant dans z(t), on obtient l'équation d'une parabole tournée vers le bas.
Point de chute et vitesse (Q4 à Q6)
La portée de 18,62 m est mesurée depuis le butoir, situé 0,30 m avant l'origine : l'abscisse du point de chute vaut donc 18,32 m. L'équation x(t), du premier degré, donne directement la durée du vol, tM = 2,02 s, à condition que la calculatrice soit en mode degrés. Les composantes de la vitesse à cet instant, 9,05 m/s et −10,8 m/s, conduisent à vM = 14,1 m/s. Arrondir la durée à 2 s fait tomber le résultat à 13,9 m/s : gardez les valeurs intermédiaires.
Approche énergétique (Q7 et Q8)
Avec l'origine des énergies potentielles au sol, l'énergie mécanique au lancer comprend un terme cinétique et un terme de pesanteur mgh, qui n'est pas nul. Les frottements étant négligés, l'énergie mécanique se conserve entre le lancer et le point de chute, d'où vM = √(v0² + 2gh) = 14,1 m/s, la même valeur qu'à la question 6. La masse se simplifie et l'angle n'intervient pas.
Conseils
Apprenez par cœur le plan de la démonstration des équations horaires : il rapporte des points sur presque tous les sujets de mécanique. Distinguez bien portée et abscisse, et comparez les résultats obtenus par deux méthodes : leur accord est la meilleure vérification de votre travail. Enfin, justifiez toujours la conservation de l'énergie mécanique avant de l'utiliser.