1- Billard et quantité de mouvement
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TS – Physique – L1 – TP n° 1
Billard et quantité de mouvement
Un choc élastique est un choc entre deux corps qui produit un rebond entièrement régi par l'élasticité des
zones d'impact. Cela signifie que les corps reprennent leur forme initiale, sans déformation permanente
comme dans un écrasement.
La collision élastique s'oppose à la collision inélastique pour laquelle l'énergie cinétique n'est pas conservée
(les corps qui se heurtent peuvent, par exemple, absorber de l'énergie par déformation plastique).
I-
Joli coup au billard !
Lancer l'application Regavi : Regressi (Applications réseau – Physique)/Fichier/nouveau/regavi.
Cliquer sur :
Ouvrir et visualisez le fichier « Choc élastique ». Suivre les indications du professeur pour trouver le
fichier !!!
Nous allons pointer au cours du temps les positions respectives des deux boules de billard, qui ont chacune
pour masse m = 162g.
Rendez vous dans l'onglet « Options » :
Pointer deux points / images:
d'où :
Effectuez vos mesures :
Pour chaque image, cliquer toujours dans le même ordre sur chaque boule !!
Basculez les données dans Regressi pour les exploiter :
• Réaliser le dispositif expérimental correspondant au protocole
REA2
On étudie le système {boule 1 + boule 2} dans le référentiel terrestre considéré comme galiléen.
a. Faites l'inventaire des forces s'exerçant sur le système. Conclure.
Faites tracez les vecteurs vitesses correspondant aux deux boules.
b. Que peut-on dire des vecteurs vitesses respectifs (donc quantité de mouvement) avant et après le choc ?
c. Quelle(s) loi(s) de Newton est (sont) ici vérifiées ?
• Extraire des informations des données expérimentales et les exploiter
VAL1
Faites calculer la norme du vecteur quantité de mouvement totale du système {boule 1 + boule 2}.
Faites calculer l'énergie cinétique totale du système.
Pour cela, il faudra tout d’abord créer plusieurs variables :
Vx = √ (vx12 + vx22) la racine carrée se commande par sqrt dans régressi
Vy = √ (vy12 + vy22)
V = √ (Vx2 + Vy 2)
P = 2m x V
Attention à remplacer m par sa valeur en kg !!
2
2
V1 = √ (vx1 + vy1 ) puis Ec1 = .m.V12
V2 = √ (vx22 + vy22) puis Ec2 = .m.V22 puis Ec = Ec1 + Ec2
• Maîtriser certains gestes techniques
REA4
d. En déduire deux lois de conservation lors d'un choc élastique.
• Confronter un modèle à des résultats expérimentaux : vérifier la cohérence des résultats
obtenus avec ceux attendus
II-
VAL3
Quantité de mouvement et arme à feu
Le recul d'une arme à feu est la réaction d'une arme consécutive
au tir, qui se traduit par son déplacement en arrière, à moins que
l'énergie en soit absorbée pour l'essentiel par le bras du tireur ou
l'affût de l'arme, selon le type d'arme.
En termes de mécanique, le recul est la composante de la quantité de mouvement
dirigée vers l'arrière et qui est égale, en application du principe de la conservation
de la quantité de mouvement, à la quantité de mouvement du projectile et des gaz.
L'étude est menée dans le référentiel terrestre considéré comme galiléen.
Il s'agit de choisir intelligemment un système d'étude.
On choisit ici le système {canon + obus}.
a. Quel est l'intérêt du choix de ce système ?
En négligeant les frottements du sol, on peut donc considérer notre système comme « pseudo-isolé ». Sa
quantité de mouvement s'est conservé entre l'instant précédant le tir et celui lui succédant juste d'où :
pavant tir paprès tir
Selon les conditions initiales (système immobile dans référentiel terrestre)
pavant tir 0
paprès tir mcanon .v canon mobus .v obus
m
d' où : v canon obus .v obus
mcanon
Interprétation :
b. Que traduit le « signe moins » apparaissant dans l'expression vectorielle de la vitesse du canon ?
c. Que traduit le rapport des masses apparaissant dans l'expression vectorielle de la vitesse du canon ?
d. Application numérique : vobus = 0,8 km.s-1 ; mobus = 5 tonnes ; mcanon = 1350 tonnes.
• Travailler en autonomie
AUT3
TS – Physique –Leçon n° 1 - Exercice
Quantité de mouvement et sécurité routière
Après un accident de la circulation, en zone urbaine, les deux conducteurs des véhicules impliqués
remplissent un constat amiable d'accident automobile.
Sur ce document, ils font apparaître, notamment, un croquis de l'accident.
L'expert dispose des informations suivantes :
Vitesses déclarées des véhicules au moment du choc : vA = 45 km.h-1 et vB = 50 km.h-1 ;
Masses des véhicules : mA = 1840 kg et mB = 1800 kg ;
Sol glissant.
L'expert d'assurance met en doute la vitesse donnée par le conducteur B.
a. Dans quel référentiel le mouvement est-il étudié ?
b. Sur quel système est-il judicieux d'appliquer la première loi de Newton ?
c. Quelle grandeur vectorielle reste constante avant et après le choc ? Exprimez la relation qui en découle
(On considère que les deux voitures restent collées l'une à l'autre).
d. Déterminez les normes des quantités de mouvement pA et pB des deux voitures avant le choc.
e. Sur le schéma, construire les vecteurs quantité de mouvement des deux voitures (au centre de chacune
d’elles) puis celle du système étudié (au point d’impact).
On prendra pour échelle de représentation : 1 cm pour 10 000 kg.m.s-1
f. L'expert a-t-il raison de douter de la valeur de vB ? Justifier qualitativement.
g. (Difficile) Essayer d’évaluer la vitesse du véhicule B au moment du choc.
