Série professionnelle agricole - Thomas Pesquet

En juin 2017, le spationaute Thomas Pesquet est revenu sur Terre après six mois passés dans l’espace à bord de la station spatiale internationale

Les espèces chimiques de l’atmosphère et celles utilisées dans les moteurs de la fusée.

1. Nommer les deux principaux gaz présents dans l’air en précisant leur pourcentage dans l’atmosphère proche de la Terre.

gaz 1 : ……………………. ………………….. pourcentage : ………………………

gaz 2 : ……………………. ………………….. pourcentage : ………………………

2. Dans les moteurs de la fusée, le dihydrogène réagit directement avec le dioxygène pour produire de la vapeur d’eau. Parmi les quatre propositions d’équations de réaction suivantes, indiquer (en cochant) celle qui traduit la réaction chimique qui se produit dans les moteurs.

Un moment de détente pour Thomas Pesquet.

Un des loisirs préférés des spationautes est l’observation des étoiles. Thomas Pesquet observe une étoile distante d’environ 4,5 années lumière de la Terre. Il se dit que cette étoile a peut-être déjà disparu et que personne ne le sait à ce jour.

3. Expliquer pourquoi il se fait cette réflexion.

L’atterrissage du module Soyouz

Pour leur descente les spationautes ont utilisé un module Soyouz qui a atterri dans les steppes russes.

Document 1 : D’après un article de Sylvie Rouat dans « Sciences et Avenir » du 01/06/2017 Thomas Pesquet et son collègue Oleg Novotski se sont installés dans le module Soyouz de descente dont la masse totale est égale à : 2 tonnes. À 8,5 km du sol, le parachute principal s'ouvre et à 70 centimètres du sol, l’action des rétrofusées réduit la vitesse d’impact au sol à 1,4 m/s. Mais cet atterrissage dit “ en douceur ”, est tout de même très brutal. En effet, le spationaute italien Paolo Nespoli compare cette expérience à une collision entre une petite voiture roulant à faible vitesse et un mur… »

Le module Soyouz

4. En orbite, le module Soyouz a stocké de l’énergie qui s’est ensuite transformée en énergie cinétique. Préciser le nom de cette énergie stockée.

5. Nommer la force responsable de la chute du module sur la Terre.

6. En exploitant les données du document 1, montrer que la valeur de l’énergie cinétique Ec du module lors de son impact au sol a une valeur proche de : 2000 J.

On rappelle :

• l’expression de l’énergie cinétique d’un corps : $E_c = \frac 1 2 \times m \times v^2$ où m est la masse du corps en kg et v sa vitesse en m/s.
• 1 tonne correspond à 1 000 kg.

7. Impact du module au sol. L’énergie cinétique d’une voiture Citroën® C2 (petite voiture de masse égale à 950 kg) en fonction de sa vitesse est donnée ci-dessous :

En s’appuyant sur ce graphique, donner l’ordre de grandeur de la vitesse d’une Citroën C2 pour avoir une énergie cinétique de l’ordre de 2 000 J.

8. Indiquer, en le justifiant, si la comparaison du spationaute Paolo Nespoli évoquée dans le document 1 est pertinente ou non.

1.

gaz 1 : dioxygène pourcentage : 20 % (21%)

gaz 2 : diazote pourcentage : 80 % (78%)

2.

“le dihydrogène réagit directement avec le dioxygène pour produire de la vapeur d’eau” signifie que :

- le dihydrogène H₂ et le dioxygène O₂ sont des réactifs

- l’eau H₂ O est un produit

3. L’étoile se situe à 4,5 années lumière de la Terre. Cela signifie que la lumière met 4 ,5 ans pour parcourir cette distance. On voit cette étoile telle qu’elle était il y a 4,5 ans donc on ne sait pas ce qui lui est arrivé depuis.

4. C’est énergie stockée est de l’énergie potentielle. Elle dépend de l’altitude. En descendant, l’énergie potentielle va diminuer et l’énergie cinétique va augmenter.

5. La force de gravitation est responsable.

6. $E_c = \frac 1 2 m v^2 $

Ec en J

m en hg

v en m/s

$E_c = \frac 1 2 \times 2000 \times 1,4^2 = 1960$ J

La valeur de l’énergie cinétique Ec est don c proche de 2000J

7.

La vitesse est de l’ordre de 8km/h.

8. L’énergie cinétique du module Soyouz est de l’ordre de 2000J. C’est équivalent à l’énergie cinétique d’une petite voiture qui roule à 8km/h, une faible vitesse pour une voiture.

La comparaison du spationaute est donc pertinente.