1ère partie : Chronophotographie et courbe de vitesse
Analyse de chute libre
1 Lancer avistep avec HARP>physique>avistep>avistep.
2 Ouvrir le fichier vidéo : Ordinateur>forum> physique> avistep > JS 01 chute libre.avi
3 Lire la vidéo avec le bouton vert « lecture » pour voir le mouvement réel. Cliquer sur le premier bouton bleu pour
« rembobiner » le film.
4 Calibrage : Pour que le logiciel calcule l’échelle de l’image, cliquer sur le second bouton rouge « échelle », puis sur les deux
extrémités de la règle. Dans la fenêtre qui s’ouvre alors, donner la longueur de la règle (0.964m). clique sur « entrée »
5 Définition de l’origine du repère : cliquer sur le troisième bouton rouge « axe », puis avancer d’une image avec le troisième
bouton bleu pour voir la balle. Cliquer sur le centre de la balle, qui est encore dans la main (extrémité inférieure du pouce
environ). Dans le menu « mesure », cocher « axe vertical vers le bas » pour que la distance soit comptée positive vers le bas.
6 Suivi du centre de la balle : cliquer sur le premier bouton rouge, puis sur la balle (encore située au centre du repère). Un point
s’affiche et on passe automatiquement à l’image suivante. Continuer en cliquant toujours sur le centre de la balle qui tombe.
7 Sélectionner « résultats » puis, « variation en fonction du temps », Tu observe la courbe montrant l’abscisse en fonction du
temps : elle est toujours nulle, c’est normal, la balle tombe verticalement, le long de l’axe y, donc x est toujours égal à zéro.
8 Sélectionne « ordonnée » avec le petit triangle noir sous la courbe. Sur le compte rendu, relever l’allure de la courbe Distance
= f(t). Avec la petite flèche, sélectionner « valeur de la vitesse ». La courbe Vitesse = f(temps) s’affiche. relever l’allure de la
courbe et compléter les pointillés.
9 Hors programme, si tu as le temps : cliquer sur « valeur de l’accélération », tu observes que l’accélération est caractérisée
par une valeur constante proche de 9.8 m/s par seconde. Cela signifie que la vitesse augmente de 9.8m/s à chaque seconde
(donc 9.8m/s pour 1s de chute libre, puis 19.6 m/s au bout de 2s, etc…) : c’est l’accélération de la pesanteur terrestre liée à
g=9.8 N/kg=9.8m/s/s.
10 Fermer la fenêtre « variation en fonction du temps »
Analyse d’un crash test de voiture
1 Avec l’explorateur windows, ouvrir le dossier Forum>physique>avistep et clique sur le lien « crash test sur Youtube ». La
vidéo est ralentie 25 fois. A ton avis, quel est la vitesse de la voiture au moment des chocs frontaux, lors de ces essais ? Ecris
ton estimation dans le comte rendu.
2 Avec le programme AVISTEP, ouvrir l’extrait de ce film, nommé « JS 04 choc frontal.avi », qui va nous permettre d’analyser
le ralenti. Visionner, puis cliquer sur le premier bouton bleu pour « rembobiner » le film, puis avancer d’une image avec le
troisième bouton bleu pour se positionner sur l’image 2/40 (voir en bas à droite le n° de l’image)
3 Calibrage : Cliquer sur le second bouton rouge « échelle », puis sur les deux extrémités de la longue règle noire et blanche
fixée sur la voiture Dans la fenêtre qui s’ouvre alors, donner la longueur correspondante : 2,20m.
4 Définition de l’origine du repère : cliquer sur le troisième bouton rouge « axe », sur le bas inférieur gauche du grand rectangle
blanc sur la portière arrière (ce point sera facile à suivre, nous le nommerons A).
5 Suivi du point A : cliquer sur le premier bouton rouge, puis sur le point A (encore situé au centre du repère). Un point s’affiche
et on passe automatiquement à l’image suivante. Continuer en cliquant 6 fois sur ce point A qui avance, jusqu’à l’image 9/40.
Le véhicule est encore à pleine vitesse, il n’a pas encore été ralenti par l’obstacle.
6 Sélectionner « résultats » puis, « variation en fonction du temps », Sélectionne « dessiner une courbe » dans le menu
« affichage », puis dans le menu « calcul », sélectionne « temps séparant deux images », coche « choisir une autre valeur » et
entre « 0.0065s » pour tenir compte de l’effet du ralenti.
7 Tu observes la courbe montrant l’abscisse en fonction du temps. Relève ci-dessous l’allure de cette courbe Distance = f(t).
Avec la petite flèche, sélectionner « valeur de la vitesse ». La courbe Vitesse = f(temps) s’affiche. Relever l’allure de la courbe
et compléter les pointillés.
8 Clique sur la courbe de « valeur de la vitesse », une main apparaît et tu peux déplacer la courbe. Trouve la valeur de la vitesse
du véhicule avant le choc et note la sur ta fiche.
9 Ferme la fenêtre de résultats et clique sur « effacer tout » dans le menu « affichage ». On analyse maintenant le choc à partir de
l’image 9/40. Redéfinit l’échelle, repositionne l’origine du repère sur le point A, puis clique sur ce point A jusqu’à l’image 25
comme précédemment
10 Relève l’allure des courbes sur le compte rendu, et complète les pointillés.
11 Clique sur la courbe de « valeur de la vitesse », une main apparaît et tu peux déplacer la courbe. Trouve le temps écoulé pour
que la voiture passe de sa vitesse initiale à une vitesse nulle. Note cette valeur sur la fiche et répond aux questions qui suivent.
12 Hors programme, si tu as le temps : cliquer sur « composante horizontale de l’accélération » : tu observes que
l’accélération est négative (le véhicule ralentit, il perd de la vitesse à chaque seconde).
13 Ferme le programme. Tu as terminé avec AVISTEP (pour l’instant)
14 Ouvre un navigateur internet, et, sur juniorsciences.free.fr> troisième mécanique>chapitre 6> II, clique sur Crash test à 25, 50
et 75 km/h Visionne les vidéos. La violence du choc te semble-t-elle proportionnelle à la vitesse ? Complète la feuille
2ème partie : vitesse et sécurité routière
1- Connecte-toi sur http://juniorsciences.free.fr >3ème mécanique>chapitre6
2- Trouve le lien vers l’ « animation v=f(t) » dans le chapitre 6 et clique dessus
3- A l’aide de la moto virtuelle, réalise les exercices de conduite suivants :
4- Accélère à fond, puis observe le compteur et la courbe d’évolution de la vitesse en fonction du temps. Lorsque le moteur est à
plein régime : que se passe-t-il ? comment se nomme ce mouvement ?
5- Après quelques secondes, relâche la poignée d’accélérateur : Qu’observes-tu ?
6- Avant d’être complètement arrêté, freine brusquement (D). Pourquoi l’allure de la courbe change-t-elle encore?
7- Recopie l’allure de la courbe avec les axes et délimite les trois zone : accélération, mouvement uniforme, décélération,
décélération brusque.
1ere partie : Compte rendu de l’activité « chronophotographie et courbe de vitesse
chute libre
d’une balle
Distance
Vitesse
t(s)
t(s)
Conclusion : le mobile
parcours des distances
de plus en plus
……………pendant des
intervalles de temps
égaux:
donc, sa vitesse
c’est un
mouvement
…………………
…………………
au cours du
temps
Vidéo du crash test
J’estime la vitesse du véhicule lors du choc à ………… km/h soit …………. m/s
Rappel : pour convertir approximativement les km/h en m/s, on multiplie par 3 le nombre de dizaine (ex 40 km/h -> 4x3=12m/s)
JS choc
Conclusion : le mobile
donc, sa vitesse
c’est un
Distance
Vitesse
frontal.avi
parcours des distances
mouvement
………………. pendant …………………
juste avant
des intervalles de temps ………………… « uniforme »
le choc
égaux,:
au cours du
t(s)
t(s)
temps
La vitesse du véhicule avant le choc est de ……… m/s, ce qui correspond à ………. km/h
JS choc
Conclusion : le mobile
c’est un
Distance
Vitesse
frontal.avi
parcours des distances
donc, sa vitesse
mouvement
de plus en plus
Pendant le
………………. pendant …………………. ……………
choc
des intervalles de temps
t(s)
t(s)
égaux,:
Il a fallu ……. s à la voiture pour passer de ….... m/s (soit ……. km/h) à une vitesse nulle
Ceci correspond à une décélération d’environ 180m/s à chaque seconde.
Or nous avons vu que l’accélération de la pesanteur terrestre (notée g) était de 9.8m/s par seconde.
Les passagers encaissent donc une décélération de 180/9.8 = …… g
(à titre de comparaison, les pilotes de chasse « encaissent » de 5g à 20g au grand maximum lors de situations extrêmes qui ne
doivent pas durer longtemps).
Comparaison de crash test à 25 km/h et 75 km/h (soit 3 fois plus)
Un choc frontal à 75 km/h me semble être d’une violence
égale à celle d’un choc à 25 km/h
un peu supérieure à celle d’un choc à 25 km/h
trois fois supérieure à celle d’un choc à 25 km/h (car 75km/h = 3 x 25 km/h)
plus que trois fois supérieure à celle d’un choc à 25 km/h
2ème partie : Faisons le lien entre courbe de vitesse et mouvement d’un véhicule
Vitesse
2/ La vitesse reste ………….., le mouvement est …………………..
3/ Lorsqu’on lâche l’accélérateur, la vitesse …………… …. : le mouvement est …………………
4/ Lors du freinage brusque, la courbe de vitesse ………………………………………………….
5/ A : accélération, B : mouvement uniforme, C : décélération, D : décélération brusque.
t(s)
A
B
C D
3ème partie : Freinage d’urgence en scooter : Animation distance d’arrêt sur http://juniorsciences.free.fr/
1- Dans chacune des situations suivantes, complète le tableau en essayant d’arriver toujours à 90km/h au moment où tu vois
l’obstacle. Si l’essai n’est pas concluant sur route humide, recommence en diminuant ta vitesse jusqu’à réussir ton arrêt
d’urgence.
Vitesse
Temps de
Temps de
Temps d’arrêt Distance de Distance de Distance d’arrêt
maximale
réaction
freinage
total
réaction
freinage
totale
Route sèche
90 km/h
Route humide
90 km/h
Route humide
80 km/h
Route humide
70 km/h
Route humide
60 km/h
Trop long
2- Recommence en sélectionnant « route sèche », puis fait deux essais : l’un a une vitesse double de l’autre (ex : 45 et 90km/h).
Relève les distances de freinage (et non les distances d’arrêt) dans chacun des cas.
- La distance de freinage est de ……… m pour une vitesse de ……… km/h
- La distance de freinage est de ……… m pour une vitesse de ……… km/h
Lorsqu’on double sa vitesse, la distance de freinage est elle également doublée? y a-t-il proportionnalité ?
3-
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