AP Fiche 12 : Description du mouvement : référentiel, trajectoire, vitesse Exercice 1 : Choisir la/les bonne réponse(s) : Enoncé A B C 1 Dans quelle(s) situation(s) une caméra est-elle un référentiel terrestre ? La caméra posée sur le sol filme un match de handball La caméra fixée sur Une moto en mouvement suit une course de vélo 2 Pour suivre une course d’aviron le long du canal, un supporter se déplace à vélo le long de la berge et observe son bateau favori Lors d’une course d’aviron le long d’un canal, un supporter filme son bateau favori afin d’en étudier les performances Lors d’un 100m en athlétisme le mouvement du coureur dans un référentiel terrestre est : Le référentiel du Le référentiel du supporter est lié supporter est un au vélo référentiel terrestre La caméra fixée sur le front d’un parachutiste lors d’un saut filme les autres parachutistes Le référentiel du supporter est lié au bateau. 3 4 Le système étudié est le canal. Le système étudié est le supporter. Le système étudié est le bateau. Rectiligne uniforme. Rectiligne mais pas uniforme. Uniforme mais pas rectiligne. Exercice 2 : Référentiel Lors d’une descente en bobsleigh à quatre, le départ est capital. Les quatre athlètes poussent le bobsleigh lors du démarrage. L’homme de tête, le pilote, monte à l’avant, suivi des trois autres. Tous les mouvements seront étudiés à partir du moment où a été prise la photographie ci-dessous. Dans quel référentiel peut-on dire que : 1)- Le pilote est immobile ? 2)- Le pilote avance ? 3)- Le pilote se déplace vers la gauche ? Exercice 3 : Répons e Associer à chaque définition ci-dessous un mot choisi dans la liste suivante : trajectoire, mouvement, uniforme, rectiligne, curviligne, circulaire, accéléré, ralenti. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la vitesse augmente. Se dit du mouvement d’un point d’un objet évoluant dans un plan à distance constante d’un point fixe. Courbe décrite par un point d’un objet en mouvement. Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la vitesse diminue. Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la trajectoire est une droite. Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la vitesse reste constante. Déplacement, changement de position d’un point d’un objet dans l’espace. Se dit du mouvement d’un point d’un objet dont la trajectoire est courbe. Décrire le mouvement des trajectoires ci-contre : Exercice 4 : Exploiter un enregistrement : Une bille a été photographiée huit fois à intervalles de temps consécutifs égaux et les images ont été superposées. 1. Quel nom donne-t-on à cette technique d’étude du mouvement ? 2. Numéroter de gauche à droite les positions consécutives occupées par la bille. Le mouvement peut être décomposé en deux phases. Indiquer les positions correspondant à chacune de ces phases. 3. Pour chaque phase : a) Caractériser la nature de la trajectoire du centre de la bille ; b) Comparer les distances parcourues pendant des intervalles de temps égaux et en déduire l’évolution de la vitesse. Exercice 5 : durée, vitesse, distance 1) Convertir en heure, minute et seconde les durées suivantes : a- 1,34h b- 23,25 min c- 2,90h d- 46,80min 2) Rappeler la relation liant, la vitesse, la durée et la distance parcourue. Préciser les unités. 3) Une étapes du Tour de France cycliste, longue de 224 km, a été remportée en 6h 11min et 31s Calculer la vitesse sur l’étape en mètre par seconde puis en kilomètre par heure. 4) Lors d’un tir en hockey sur glace, le palet parcourt les 15 derniers mètres avec une vitesse de 140 km.h-1. Calculer la durée qu’il met pour parcourir cette distance. AP Fiche 12 (suite) : Description du mouvement : référentiel, trajectoire, vitesse Exercice 6 : Le curling consiste à lancer une pierre sur une piste glacée de 42 m afin de l’amener au centre d’une cible. Les positions successives de la pierre au cours de son mouvement ont été enregistrées toutes les 300 ms a- Définir le référentiel et le système étudié. b- Décrire le mouvement du système. c- Calculer la vitesse moyenne du système. Exercice 7 : « La Streif » La plus célèbre des descentes de la Coupe du monde de ski « la Streif » se situe à Kitzbuhel en Autriche. La longueur de cette piste est de 3312 m. Le temps record de 1 minute 51 secondes et 58 centièmes est détenu par l’Autrichier Fritz Strobl depuis 1997. En janvier 2010, le Suisse Didier Cuche remporte la course en 1 minute 53 secondes et 74 centièmes. 1. Calculer la vitesse de ces deux skieurs sur la descente. 2. Donner ces valeurs en kilomètre par heure. 3. Quelle distance sépare ces deux champions à l’arrivée du plus rapide ? Exercice 8 : Saut en longueur La photo ci-contre permet à cet athlète d’affiner sa technique de saut en longueur. Elle a été réalisée avec un appareil prenant 12 images par seconde. On considère que la vitesse v acquise pendant la course d’élan reste constante alors que l’athlète parcourt en l’air une distance D = 7,0 mètres. 1. 2. 3. 4. Nommer ce type de photo Indiquer le référentiel dans lequel la photo a été réalisée. On assimile la tête de l’athlète à un point. Indiquer l’allure de sa trajectoire. a- Calculer la durée Δt séparant deux positions successives. Exprimer le résultat avec une précision de l’ordre de la milliseconde. b- En déduire la durée totale du saut Δt’ c- Calculer la vitesse moyenne en mètre par seconde puis en kilomètre par heure. Correction AP12 : Description du mouvement : référentiel, trajectoire, vitesse Exercice 1 : 1–A ; 2–A ; 3–C ; 4–B Exercice 2 : 1) Le pilote est immobile dans le référentiel lié au bobsleigh. 2) Le pilote avance dans un repère terrestre. 3) Le pilote se déplace vers la gauche par rapport à un spectateur situé à droite de la photo. Exercice 3 : 1) accéléré ; 2– circulaire ; 3– trajectoire ; 4– ralenti ; 5– rectiligne ; 6– uniforme ; 7– Mouvement ; 8– curviligne 9– A : Trajectoire curviligne accéléré (si de haut en bas); B : Trajectoire circulaire uniforme ; C : Trajectoire rectiligne uniforme ; D : Trajectoire rectiligne accéléré (si de haute en bas) Exercice 4 : 8 1) La technique est la chronophotographie. 2) Les 2 phases sont de 1 à 5 et de 5 à 8. 5 1 3.a) 1ere phase (de 1 à 5) : trajectoire rectiligne uniforme 2ème phase (de 5 à 8) : trajectoire curviligne ralenti Exercice 5 : 1a) 1,34 h = 1 h + 0,34 h = 1 h 0,34x60 min = 1 h 20,4 min = 1 h 20 min + 0,4 min = 1 h 20 min 0,4x60 s = 1 h 20 min 24 s 1b) 23,25 min = 23 min + 0,25 min = 23 min 0,25x60 s = 23 min 15 s 1c) 2,90 h = 2 h + 0,90 h = 2 h + 0,90 x60 min = 2 h 54 min 1d) 46,80 min = 46 min + 0,80 min = 46 min 0,80x60 s = 46 min 48 s 2) v = avec d en m ; t en s et v en m.s–1 3) v = 10,0 m.s–1 = 10,0x3,6 km.h–1 = 36,0 km.h–1 Aide : 1 h = 60 x 60 s = 3600 s ; 4) v = donc t = = –1 1 min = 60 s ; –3 –1 –3 –1 1 m.s = 1.10 km.s = 1.10 x 3600 km.h = 3,6 km.h car v = 140 km.h–1 = = 38,9 m.s–1 Exercice 6 : a) Le système étudié est la pierre et le référentiel est un référentiel terrestre. b) Le mouvement est rectiligne uniforme (vitesse constante) car la distance entre les points est constante. c) On mesure la distance entre le 1er et le 7ème point (le dernier) : d mesure 7,0 cm donc d = 7,0 x 50 = 3,5.102 cm = 3,5 m Entre le 1er point et le 7ème point, il s’est écoulé 300 x 6 = 1,80.103 ms = 1,80 s Ainsi v = Exercice 7 : 1) Fritz Strobl : v = Didier Cuche : v = Fritz Strobl : v =29,68 m.s–1 = 29,68 x 3,6 = 106,8 km.h–1 Didier Cuche : v =29,12 m.s–1 = 29,12 x 3,6 = 104,8 km.h–1 3) Au moment où Strobl passe la ligne, Didier Cuche a parcouru une distance d = vCuche.tStrobl = 29,12 x (1x60 + 51 +0,58) = 3249 m . Didier Cuche est donc à 3312 – 3249 = 63 m 2) Exercice 8 : 1) Il s’agit de chronophotographie. 2) Le référentiel est le référentiel terrestre. 3) La trajectoire est une trajectoire curviligne (parabolique pour être plus précis). 4a) 12 images par seconde donc les images sont séparées par = 83 ms 4b) Il y a 10 images donc 9 intervalles de 83 ms t’ = 9 x 83 ms = 7,5.10 ms = 7,5.102.10–3 s =7,5.10–1 s = 0,75 s 2 4c) v = = 9,3 m.s–1 –1