Le saut à la perche est une discipline olympique. Le sportif (appelé perchiste) cherche à s'élever le plus haut possible au-dessus d'une barre horizontale. Le document suivant est une décomposition schématique de ce saut en phases successives.

Durant les phases 2, 3 et 4 le perchiste est en mouvement ascendant.

Question 1 (9 points) : à la fin d'une course, la vitesse d'un perchiste atteint la valeur de 10 m/s.

1.1. Parmi les quatre propositions suivantes, recopier celle qui correspond à l'expression correcte de l'énergie cinétique :
$\square \ Ec = \frac{1}{2} \times m \times v$ $\square \ Ec = m \times v^{2}$ $\square \ Ec = \frac{1}{2} \times m \times v^{2}$ $\square \ Ec = m \times v$

1.2. Indiquer les unités de toutes les grandeurs physiques de cette expression.

1.3. Calculer la valeur de cette énergie cinétique si la masse du perchiste est 80 kg.

Question 2 (5 points) : au cours de la phase 5, le perchiste effectue un mouvement descendant après avoir franchi la barre. Pendant cette phase, indiquer, en justifiant, la forme d'énergie qui diminue et celle qui augmente.

Lors d'un saut, une partie de l'énergie cinétique du perchiste est transférée à la perche qui la stocke sous forme d'énergie potentielle élastique. Plus la flexion de la perche est importante et plus cette énergie potentielle élastique est grande. La perche restitue ensuite une partie de cette énergie au perchiste.

Question 3 (4 points) : recopier le texte suivant en complétant les pointillés avec les numéros qui conviennent.
“Pendant la phase …. la perche stocke de l'énergie potentielle élastique. Elle restitue de l'énergie au perchiste lors de la phase …. ”.

Question 4 (7 points) : les perches sont numérotées selon leur indice de flexion. Plus l'indice de flexion est petit, plus la perche est rigide et plus il est difficile de la courber.
Une perche est capable de stocker d'autant plus d'énergie potentielle élastique que son indice de flexion est faible.

Pour réaliser une bonne performance, l'athlète doit choisir une perche adaptée. Les sauteurs expérimentés ou plus lourds prennent des perches rigides. Les débutants qui ont moins de vitesse ou les sauteurs légers choisissent des perches plus flexibles.

Le tableau suivant présente quelques caractéristiques des conditions dans lesquelles trois grands champions ont battu des records au saut à la perche :

4.1. Identifier l'athlète qui a choisi la perche la plus rigide, en justifiant la réponse.

4.2. Comparer de manière argumentée le choix de la perche fait par chacun des trois champions.

1.1. $Ec = \frac{1}{2} \times m \times v^{2}$

1.2. Ec en joule J
m en kilogramme kg
v en mètre par seconde m/s

1.3. On cherche Ec
On connaît m = 80 kg et v = 10 m/s
On calcule $Ec = \frac{1}{2} \times m \times v^{2}$
$Ec = \frac{1}{2} \times 80 \times 10^{2} =$ 4,000 J
L'énergie est de 4000 J

2. L'énergie cinétique augmente car la vitesse augmente.

L'énergie potentielle diminue car la hauteur diminue.

3. Pendant la phase 2 la perche stocke de l'énergie potentielle élastique. Elle restitue

de l'énergie au perchiste lors de la phase 3

4.1. « Plus l'indice de flexion est petit, plus la perche est rigide » Donc c'est celle de Bubka.
4.2. Lavillenie prend une perche plus souple car sa masse est plus faible. Les autres sont plus
lourds donc ils prennent une perche plus rigide.
Hooker prend une perche plus souple que Bubka car sa vitesse est plus faible.