TP - Étude énergétique de la chute d`une balle - Physique

Thème 2 : Comprendre
Chapitre 7
TP - Étude énergétique de la chute d'une balle de golf
I - Relevé des positions du centre de gravité de la balle au cours du mouvement avec Avimeca
1. Lancement du logiciel
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Lancer le logiciel Avimeca :
Ouvrir le fichier CHGOLF.AVI : Fichier > Ouvrir un clip vidéo
Regarder dans répertoire : Usager E7 > TP premiere S > CHGOLF.AVI
Le film est un enregistrement du mouvement d'une balle de golf. L'intervalle de temps entre deux images
consécutives est de 40 ms.
2. Étalonnage
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Cliquer sur l'onglet étalonnage.
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Définir un système d'axes : cliquer sur le type d'axes que vous souhaitez
définir puis faire glisser les axes sur l'image.
Positionner l'origine de l'axe des y au niveau du sol.
Définir une échelle de taille :
La distance entre un point p1 situé au niveau du sol et un point p2
situé à la verticale de p1 au niveau de la base du siège sur lequel est
assise la personne vaut 1,8 m
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3. Relevé des positions de la balle au cours du temps
 Cliquer sur l'onglet Mesures, juste à côté d'étalonnage. C'est ici que
s'afficheront les coordonnées de vos points de mesures.
 Pointer la position de la balle avec le curseur. Dès l'instant où vous aurez
cliqué, aviméca vous affichera l'image suivante.
NB : - Pour faciliter le pointage utiliser la loupe :
NB : - Ne pas prendre de points lorsque la balle remonte.
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Une fois que vous avez terminé le pointage, exporter les données dans Regressi en cliquant sur l'icône :
II - Exploitation de l'enregistrement avec Regressi
1. Définition des paramètres de l'expérience et des variables étudiées
Pour exploiter l'enregistrement, on va avoir besoin de deux paramètres :
 m, la masse de la balle : m = 0,010 kg
 g, l'intensité du champ de pesanteur : g = 9,81 N.kg-1
Pour cela, cliquer sur l'onglet paramètres puis sur Y+ et définir les paramètres m, puis g.
Énergie cinétique
1. Rappeler la formule donnant la valeur de l'énergie cinétique d'un objet de masse m et de
vitesse v (préciser les unités) :
Ec =
2. Rappeler la formule permettant de calculer la vitesse moyenne d'un objet pendant une durée
Δt (préciser les unités) :
v=
Définition des variables vitesse : vy et énergie cinétique : Ec
Pour définir une nouvelle variable : cliquer sur l'onglet expressions puis cliquer sur Y+
 Définition de la variable vitesse suivant l'axe vertical : vy = (y[i+1]-y[i-1])/(t[i+1]-t[i-1]) ([ → Alt Gr + 5)
3. Expliquer la formule de la vitesse :
4.
 Dans "Tableau" supprimer la première ligne et la dernière ligne du tableau.
Expliquer pourquoi, après avoir défini la variable vitesse, on a supprimé ces points.
 Définir de la variable énergie cinétique : Ec = 0,5*m*vy^2
Énergie potentielle de pesanteur
5. Rappeler la formule donnant la valeur de l'énergie potentielle de pesanteur d'un objet de masse m et situé à une
hauteur altitude z.
Ep =
 Définir la variable Ep (onglet expression / clic sur Y+) :
Valeur choisie pour la constante :
Expression entrée pour Ep :

Définir une dernière variable Em, nommée énergie mécanique telle que Em = Ec + Ep.
2. Tracé et exploitation des courbes représentant les différentes énergies en fonction du temps
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Pour tracer un graphique cliquer sur Graphe :
Par défaut, Regressi affiche le graphique représentant la 2ème variable du tableau en fonction de la première
variable.
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Pour modifier les variables tracées et ajouter des courbes cliquer sur Coordonnées :
Tracer :
 Ep = f(t)
 Ec = f(t)
 Em = f(t)
Choisir des points comme option de représentation.
6.
 Imprimer le graphique obtenu ; repasser avec trois couleurs différentes les courbes obtenues.
Comment évoluent l’énergie cinétique de la balle, l’énergie potentielle de la balle et la grandeur Em au cours de sa
chute dans l’air ?
7.
L'allure du graphique obtenu lorsque l’on fait exactement la même étude mais que la balle chute dans de l’huile est
présenté ci-dessous. Que peut-on dire de l’énergie mécanique dans ce cas ? Proposer une explication.

Conclure : dans quel cas l’énergie mécanique se conserve-t-elle ?