Physique - Chimie :
Les baccalauréats
Bac S 2013 Amérique du nord

Bac S - Physique - Chimie -
2013 Amérique du nord

EXERCICE III :

SURFER SUR LA VAGUE

La houle est un train de vagues régulier généré par un vent soufflant sur une grande étendue de mer sans obstacle, le fetch .

En arrivant près du rivage, sous certaines conditions, la houle déferle au grand bonheur des surfeurs !

Les documents utiles à la résolution sont rassemblés à la fin de l’exercice.

Donnée : intensité de la pesanteur : g = 9.8 m.s-2

1. La houle, onde mécanique progressive

1.1. Pourquoi peut-on dire que la houle est une onde mécanique progressive ?

1.2. Il est possible de simuler la houle au laboratoire de physique avec une cuve à ondes en utilisant une lame vibrante qui crée à la surface de l’eau une onde progressive sinusoïdale de fréquence f = 23 Hz.

On réalise une photographie du phénomène observé (document 1):



Déterminer, en expliquant la méthode utilisée, la vitesse de propagation v de l’onde sinusoïdale générée par le vibreur.

1.3. Au large de la pointe bretonne, à une profondeur de 3000 m, la houle s’est formée avec une longueur d’onde de 60 m.



En utilisant le document 2, calculer la vitesse de propagation v1 de cette houle.

En déduire sa période T.

1.4. Arrivée de la houle dans une baie.



1.4.1. Sur la photographie aérienne du document 3, quel phénomène peut-on observer ? Quelle est la condition nécessaire à son apparition ?

1.4.2. Citer un autre type d’onde pour laquelle on peut observer le même phénomène.

2. Surfer sur la vague

La houle atteint une côte sablonneuse et rentre dans la catégorie des ondes longues.

2.1. Calculer la nouvelle vitesse de propagation v2 de la houle lorsque la profondeur est égale à 4.0 m, ainsi que sa nouvelle longueur d’onde λ2. Les résultats obtenus sont-ilsconformes aux informations données dans le document 4 ?



2.2. Pour la pratique du surf, la configuration optimale est :

- à marée montante c'est-à-dire entre le moment de basse mer et celui de pleine mer ;
- avec une direction du vent venant du Sud-Ouest.

Un surfeur consulte au préalable un site internet qui lui donne toutes les prévisions concernant le vent, la houle et les horaires des marées (document 5).

Proposer en justifiant, un créneau favorable à la pratique du surf entre le jeudi 21 et le samedi 23 juin 2012.

2.3. Un autre phénomène très attendu par les surfeurs, lors des marées importantes est le mascaret.

Le mascaret est une onde de marée qui remonte un fleuve. Cette onde se propage à une vitesse v de l’ordre de 5.1 m.s-1.

Le passage du mascaret étant observé sur la commune d’Arcins à 17h58, à quelle heure arrivera-t-il à un endroit situé à une distance d = 13 km en amont du fleuve ?


DOCUMENTS DE L’EXERCICE III:

Document 1 : Simulation de la houle au laboratoire avec une cuve à ondes.
Document 2 : Vitesse de propagation des ondes à la surface de l’eau.
Document 3 : Photographie aérienne de l’arrivée de la houle dans une baie.
Document 4 : Déferlement des vagues sur la côte.
Document 5 : Prévisions maritimes.