Help - Projectile Motion: Two Balls
publicité
Aide – Mouvement d’un projectile : deux balles L’applet montre deux balles exécutant des mouvements de projectile simultanés sans résistance de l’air. Clique sur un chiffre pour visualiser l’explication de l’élément correspondant. 1. Boutons de commande de base Il existe quatre boutons de commande de base, qui sont, de gauche à droite : Recommencer : Ce bouton te permet de ramener la simulation au point de départ en maintenant les valeurs initiales choisies antérieurement. Si tu as affiché les trajectoires de la balle, le bouton Recommencer te permet de comparer les trajectoires parcourues sous diverses conditions, par exemple, diverses vitesses initiales ou diverses grandeurs de la résistance de l’air ou diverses accélérations dues à la gravité. Pour relancer la simulation, clique sur Mise en marche. Mise en marche/Pause : Clique sur ce bouton pour commencer la simulation. Lorsque tu cliques sur Mise en marche, celui-ci change en bouton Pause . Clique sur ce dernier si tu veux obtenir un « instantané » du mouvement à un instant particulier. Pour reprendre la simulation, clique de nouveau sur Mise en marche. Intervalle : Ce bouton te permet de faire progresser le mouvement par intervalle de temps égal. Réinitialiser : Ce bouton ramène l’applet à ses valeurs par défaut. L’ajustement des conditions initiales ne peut se faire qu’après avoir cliqué sur Recommencer ou sur Réinitialiser. 2. Affichage des éléments Il existe deux boutons qui te permettent d’afficher ou de masquer les trajectoires des balles et la grille des coordonnées. Tracer : Clique sur ce bouton pour afficher les trajectoires de la balle 1 et de la balle 2 en mauve et en orange, respectivement. Les trajectoires ne s’effaceront pas si tu cliques sur Recommencer. Cela te permettra de comparer diverses trajectoires produites par des conditions initiales et des accélérations différentes. Quadrillage: Clique sur ce bouton pour afficher une grille des coordonnées x, y qui te permettra de juger plus facilement de la position des balles. Les coordonnées x, y instantanées des positions des balles s’afficheront dans le coin supérieur droit de l’applet, en même temps que le temps t écoulé correspondant depuis le début du mouvement. 3. Cible Quand ce bouton est sélectionné, en cliquant n’importe où dans la fenêtre de l’applet, tu fais apparaître le centre d’une cible à l’endroit en question. Les coordonnées x, y de l’emplacement de la cible restent affichées aussi longtemps que tu maintiens le bouton de la souris enfoncé. Fais glisser la cible à l’emplacement souhaité. En cliquant une deuxième fois sur la cible, tu la feras disparaître, mais uniquement si le bouton Cible est sélectionné. 4. Coordonnées d’un point Quand ce bouton est sélectionné, en cliquant n’importe où dans la fenêtre de l’applet, tu fais apparaître un point à l’endroit en question et tu affiches les coordonnées x, y du point. Cela te permet de mesurer les coordonnées d’un point. Tu peux faire glisser le point jusqu’à une nouvelle position en maintenant le bouton de la souris enfoncé. En cliquant sur le point une deuxième fois, tu le feras disparaître, mais seulement si le bouton Coordonnées est sélectionné. 5. Spécification de la vitesse vectorielle Deux paires de zones d’entrée de données te permettent de lire ou d’entrer les valeurs qui spécifient les vecteurs vitesse des deux balles en fonction de leurs composantes x et y. La colonne de données située dans le coin supérieur droit de la fenêtre de l’applet affiche les angles de direction des deux balles. Les angles sont mesurés par rapport à l’axe des abscisses (x) positifs, et sont positifs pour les vitesses vectorielles ayant une composante y positive et négatifs pour les vitesses vectorielles ayant une composante y négative. Si tu cliques sur l’extrémité de l’un ou l’autre des deux vecteurs vitesse (représentés en mauve ou en orange, respectivement) et que tu le fais glisser, les paires de zones de données seront mises à jour simultanément, de même que la valeur de l’angle de direction . Si tu entres des valeurs dans une ou plusieurs des zones de données, puis que tu appuies sur la touche Entrée, les vecteurs seront redessinés en conséquence. Il peut arriver qu’un des vecteurs vitesse soit entièrement couvert par l’autre, quand les deux balles se situent au même point et que les vecteurs vitesse ont la même direction. Si tu veux modifier le vecteur vitesse qui est recouvert, commence par double-cliquer n’importe où dans la fenêtre de l’applet. Cela amènera la balle en dessous et son vecteur vitesse sur le dessus, et tu pourras alors ajuster le vecteur en faisant glisser son extrémité. 6. Réglage de l’intervalle de temps Tu peux ajuster la grandeur de l’intervalle de temps utilisé avec le bouton Intervalle entre 0,01 s et 1,00 s en faisant glisser le curseur de la barre de défilement. Tu peux faire un réglage, par incrément de 0,01 s, en cliquant dans la « rainure » de la barre de défilement, à gauche ou à droite du curseur. 7. Accélération due à la gravité Cette barre de défilement te permet de régler la grandeur de l’accélération due à la gravité entre 0 m/s2 et 20 m/s2. Tu peux faire un réglage fin, par intervalle de 0,1 m/s2, en cliquant dans la « rainure » de la barre de défilement, à gauche ou à droite du curseur. 8. Coefficient de résistance de l’air Cette barre de défilement te permet d’ajuster la grandeur de la résistance de l’air qui s’exerce sur la balle 2 (orange) uniquement, en réglant le coefficient de résistance de l’air C entre 0 kg/m et 0,020 kg/m. La balle 1 (mauve) se déplace toujours sans aucune résistance de l’air. Tu peux faire un réglage fin, par intervalle de 0,001 kg/m, en cliquant dans la « rainure » de la barre de défilement, à gauche ou à droite du curseur. La grandeur de la force de résistance de l’air qui s’exerce sur la balle 2 est égale à Cv2, où v est la vitesse de la balle. 9. Masse de la balle 2 Cette barre de défilement te permet de régler la masse de la balle 2 (orange) uniquement, entre 0,1 kg et 1,0 kg. Tu peux faire un réglage fin de la masse, par intervalle de 0,1 kg, en cliquant dans la « rainure » de la barre de défilement, à gauche ou à droite du curseur. La masse de la balle 1 (mauve) est inconnue. Puisque la balle 1 se déplace sans résistance de l’air, son accélération est toujours égale à l’accélération due à la gravité et est indépendante de sa masse. Dans la présente simulation, le coefficient de résistance de l’air de la balle 2 ne varie pas si tu modifies la masse de la balle. L’hypothèse sous-jacente est que la taille de la balle et les propriétés de sa surface, qui auraient une incidence sur le coefficient de résistance de l’air, ne sont pas modifiées quand la masse change. Cette hypothèse est physiquement raisonnable si la balle est remplacée par une autre de taille égale, mais constituée d’une matière dont la densité est différente. Note que l’accélération de la balle dépend de la masse de celle-ci quand il existe une résistance de l’air. 10. Coordonnées de la position de la balle et angles de direction de la vitesse vectorielle Avant de commencer la simulation, tu peux faire glisser les balles aux positions de départ souhaitées. Les coordonnées de position x et y des balles seront affichées dans le coin supérieur droit de la fenêtre de l’applet. Si tu maintiens la touche Majuscule enfoncée pendant que tu fais glisser l’une des balles, celle-ci se déplacera verticalement seulement. Cela te permettra de placer plus facilement la balle à une position initiale donnée, parce que tu ne devras pas contrôler les coordonnées horizontales et verticales en même temps. Le temps t écoulé depuis le début du mouvement et les angles de direction des deux balles sont également affichés dans le coin supérieur droit. Les angles sont mesurés par rapport à l’axe des abscisses (x) positifs et sont positifs pour les vitesses vectorielles dont la composante y est positive et négatifs pour les vitesses vectorielles dont la composante y est négative. Toutes les données seront mises à jour durant le mouvement des balles. Il pourrait arriver que tu aies déplacé les deux balles au même point, si bien qu’une balle recouvre l’autre. Dans ce cas, si tu fais un cliquerglisser, la balle supérieure seulement se déplacera et la balle du dessous ne bougera pas. Si tu double-cliques n’importe où dans la fenêtre de l’applet, l’ordre des balles sera inversé et tu pourras alors faire glisser la balle qui était auparavant en dessous.
