Le saut de Félix Baumgartner
Le dimanche 14 octobre 2012, Félix Baumgartner est entré dans l'histoire en s'élançant de la stratosphère à plus de 39 000 m d'altitude. Félix Baumgartner a sauté depuis la nacelle d'un ballon avec une vitesse initiale nulle. Au cours de la première phase de sa chute qui a duré quatre minutes et vingt secondes, il a atteint une vitesse de pointe de 1342 km.h-1, soit MACH 1,24 ! Dans une seconde phase, il a ouvert son parachute. Au total, son saut depuis la stratosphère a duré neuf minutes et trois secondes.
Avec ce saut, trois records du monde ont été battus :
- "la chute la plus rapide" : il a atteint une vitesse maximale de 1342 km.h-1
- "le saut le plus haut" : 39 045 m (ancien record : 31 333 m)
- le plus haut voyage en ballon d'un Homme : 39 045 m (ancien record : 34 668 m).
Dans cet exercice, on cherche à évaluer la pertinence d'un modèle de chute.
Description de l'atmosphère terrestre
| Zone de l'atmosphère | troposphère | stratosphère | mésosphère | thermosphère |
|---|---|---|---|---|
| Altitude (en km) | de 0 à 10 | de 10 à 50 | de 50 à 80 | plus de 80 |
| Masse volumique moyenne de l'air (en kg.m-3) | entre 1 et 0,1 | entre 0,1 et 10-3 | entre 10-3 et 10-5 | moins de 10-5 |
Données :
- La chute d'un objet est dite libre si l'objet n'est soumis qu'à l'action de la Terre et si on peut négliger l'action de l'air. Lorsque l'action de l'air n'est pas négligeable, l'effet de l'air est d'autant plus important que la vitesse de chute est grande.
- Masse de Félix Baumgartner et de son équipement : m = 120 kg
- Constante de gravitation universelle : G = 6{,}67 \times 10^{-11} m3.kg-1.s-2
- Masse de la Terre : M_T = 5{,}98 \times 10^{24} kg
- Rayon de la Terre : R_T =6\ 380 km
Analyse des transferts d'énergie lors de la première phase du saut
Lors de la première phase de la chute, l'action de l'air sur Félix Baumgartner n'est pas négligeable.
Dans cette phase, son énergie mécanique se conserve-t-elle ?