TP Relativité du mouvement et principe d`inertie

TP Relativité du mouvement et principe d’inertie
Partie A : Trajectoire, vitesse, mouvement, principe d’inertie.
Exemple d'un
enregistrement réalisé sur
une table dite Ȉ coussin
d’air »
Le mobile auto-porteur est
attaché par un fil à un axe
fixé sur la table horizontale.
On lance le mobile puis, on
coupe le fil.
La durée entre
chaque enregistrement de
points est = 0,04 s
Source : Académie de Reims
I.
Etude des différentes parties du mouvement.
1°) Déterminer le centre O de la trajectoire.
2°) Mesurer le rayon.
3°) Tracer la trajectoire circulaire.
4°) A quel moment le fil a-t-il été coupé ?
5°) Quelle est la nature de la trajectoire après que le fil ait été coupé ?
6°) Comment est-t-elle orientée par rapport à la trajectoire circulaire ?
5°) Quel rôle joue le fil dans la rotation ?
6°) Met-on en évidence le principe de l'inertie dans cette expérience ?
II.
Comment déterminer la vitesse instantanée en un point de la trajectoire ?
Pour déterminer la vitesse au point M4, il faut :
-
mesurer à la règle la distance M3M5 (en tenant compte de l’échelle indiquée sur l’enregistrement)
déterminer la durée du mouvement lors du passage de l’objet du point M3 au point M5 que l’on notera 2.
-
Calculer la vitesse instantanée au point M4 à l’aide de la relation v4 =
M M
3
2
5
(le résultat trouvé aura pour
unité cm.ms-1) ; convertir ce résultat en m.s-1.
1. Calculer les vitesses instantanées aux points M2, M4, M6, M8, M10, M14 et M16.
2. En vous aidant des réponses données dans le I., que pouvez dire sur la nature du mouvement ? (utiliser si
nécessaire, les mots : circulaire, rectiligne, uniforme, accéléré, ralenti).
Partie B : Relativité du mouvement ; Changement de référentiel.
Voici l’enregistrement du mouvement d’un club de golf (C) et de la balle de golf (B) dans le référentiel terrestre.
Source : Académie de Reims
On veut déterminer la nature de la trajectoire de la balle dans un autre référentiel :
Référentiel dont l'origine est l'extrémité du club et dont les directions sont fixes.
Technique :
-
Prendre un papier calque et dessiner dessus un repère orthonormé d’origine O.
Placer le papier calque sur l’enregistrement ci-dessus.
Placer le repère d’origine O au point C0 et noter la position B0 de la balle dans ce repère.
Déplacer le repère (calque) en C1 et noter la position B1 dans ce repère.
Répéter l’opération jusqu’au point B11, puis jusqu’au point B29.
A quel enregistrement, le mouvement de la balle dans ce nouveau référentiel correspond-il ?
Enregistrement n°1
Enregistrement n°2
Source : Académie de Reims