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1.1. Citer un autre type d’ondes que les ondes électromagnétiques. En donner un
exemple.

1.1 les ondes mecaniques sont un autre type d'onde.  Le son est un exemple d'onde mécanique 

1.2. Exprimer la relation entre célérité c, longueur d’onde λ et fréquence f.

λ  = c / f 

1.3.Déterminer la valeur de la longueur d’onde des ondes émises par le ballon
-sonde.Commenter le choix effectué par les lycéens par rapport aux normes de
télécommunication.

determiner la valeur de la longeur d'onde des ondes émises par le ballon-sonde.
Commenter le choix effectué par les lycéens par rapport aux normes de 
telecommunication.

λ=c/f

λ=3,00.10^^8 / 403,2.10^^6
 = 0,74 m 
 

uhf est un domaine compris entre 10cm et 1m. La valeur choisie
est comprise dans cet intervalle.

2. Décollage du ballon sonde 
On considère le ballon juste après le décollage, étudié dans le référentiel terrestre 
supposé galiléen. On néglige les frottements exercés par l air. 
Le système {ballon + nacelle + hélium} est soumis à deux forces : 
* son poids, noté P ⃗  ; 
* la poussée d’Archimède, notée F ,  verticale, dirigée vers le haut telle que sa 
norme F = 50 N. 

2.1. Calculer la valeur de la masse m totale du système étudié. 
Système {ballon + nacelle + hélium} 

m       = m       + m        + m
 système   ballon    nacelle    hélium
                2         3         2
m       = 3,2.10  + 3,6.10  + 7,0.10
 système 
                 3                     
m       = 4,62.10 g = 4,62 Kg                        
 système                         
                          

2.2. Calculer la valeur du poids du système {ballon + nacelle + hélium}. 

P       = m       x g
système   système  


P       = 4,62 x 9,81 = 45,3 N
système   


2.3. Représenter les forces exercées sur le système {ballon + nacelle + hélium} 

2.3.  
F : la poussée d’Archimède, elle est verticale et dirigée vers le haut. 
P : le poids, elle est verticale et dirigée vers le bas 

échelle : 10 N ↔ 1 cm  
F=50 N soit 5 cm 
P=45,3 N soit 4,5 cm 

2.4 En déduire le vecteur représentant la somme des forces appliquées sur le 
système et donner les caractéristiques de ce vecteur (direction, sens, norme). 
Le ballon possède une trajectoire verticale ascendante. Les lycéens ont calculé la 
vitesse du ballon-sonde à partir des mesures de positions. La vitesse est 
V1=1,1 m/s à t1=1,0 s
V2=3,2 m/s à t2=3,0 s

      -> 
Sigma F est verticale et dirigée vers le haut . Sa norme se mesure sur le schéma : 0,5 
cm soit 5N (échelle : 10 N ↔ 1 cm). 


2.5.  Calculer la variation de la valeur de la vitesse entre les instants t1 et t3.
Delta V = V3 - V1 = 3,2 - 1,1 = 2,1 m/s

2.6 Montrer que cette variation est cohérente avec les caractéristiques de la somme
des forces appliquées sur le système

                    ->
      ->      Delta V
Sigma F = m * ---------
              Delta t 
                                                                     ->
Les deux vecteurs ont la même direction et le même sens. Ainsi Sigma F est verticale et dirigée vers 
le haut. 
Calculons la norme :
  
                           ->
      ->             Delta V            2,1       
      Sigma F = m * --------- = 4,62 * -----------= 4,9 N
                      Delta t           3,00-1,00  
                      
            Cette valeur est proche de la valeur trouvée à la question 2.4 
Ainsi cette variation cohérente avec les caractéristiques de la somme des forces appliquées sur 
le système.


3. 
3.1. À l’aide de la figure 3, expliquer comment varie la pression dans le ballon sonde 
lorsque l’altitude augmente. 

D’après la figure 3, lorsque l’altitude augmente, la pression dans le ballon sonde diminue 
 
3.2.  Énoncer la loi de Mariotte relative au produit de la pression P par le volume V 
d’un gaz pour une quantité de matière donnée et une température constante. 

Pour une quantité de gaz constante, à une température constante le produit de la pression p et 
du volume V est constant : 
P.V=Constante 
 
3.3. À l’aide de la loi de Mariotte, indiquer comment varie qualitativement le volume du ballon au 
cours de son ascension. Déterminer ensuite l’altitude maximale atteinte par le ballon au 
moment de l’éclatement. 

P  x V    = P   x V     
 0    0      max   max  
 
           P   x V     
            0     0
 P      = ----------
   max        V
               max
               
                 3     
           1,0.10  x 4,0                     3
 P      = --------------- = 78 hPa = 0,078.10 hPa
   max        51
   
 Graphiquement , cette pression correspond à une altitude 
de 18 km. 

3.4 En réalité le ballon a atteint une altitude de 31 km, elle est supérieure à celle 
prévue dans la question précédente. Proposer une explication. 

la loi de Mariotte est valable pour une température constante. Or d’après la figure 4, la 
température varie en fonction de l’altitude . Ainsi notre hypothèse de départ est erronée. C’est 
pourquoi l’altitude réel est différente de celle calculée précédemment.