TP09

PHYSIQUE – Terminale S. D’après TP de l’académie de Toulouse
TP
ETUDE DU MOUVEMENT D’UNE BALLE DANS LE CHAMP DE PESANTEUR UNIFORME.
Objectifs :
- Tracer des vecteurs vitesse et accélération ;
- Vérifier la deuxième loi de Newton ;
Expérience :
Une balle de masse m = 100 g est lancée dans un champ de pesanteur uniforme. Sa vitesse initiale fait un angle  avec
l’horizontale. Cette balle est supposée soumise à une seule force, son poids.
Un enregistrement vidéo est effectué, la durée séparant deux images successives est égale à τ = 40 ms. Cet enregistrement est
exploité à l’aide d’un logiciel adapté et le document annexe représente les positions successives Mi du centre de la balle dans le
repère (O ;
i
;
j
) aux différente dates ti. A la date t0=0s le centre de la balle est en O (M0=O)
Travail demandé :
1- Déterminer l’échelle du document en annexe.
2- Evaluer graphiquement la valeur des vecteurs vitesses
1
v
,
3
v
,
8
v
,
10
v
,
13
v
et
15
v
respectivement aux instants t1, t3, t8,
t10, t13 et t15. Tracer ces vecteurs sur le document en annexe avec pour échelle des vitesses : 1 cm représente 1 m.s-1.
3- Sur le document 2, à l’échelle 1 cm représente 1 m.s-1, tracer les vecteurs variation du vecteur vitesse
132 vvv  
,
9
v
et
14
v
respectivement aux points M3, M10 et M15.
4- Sur le document, tracer les vecteurs accélération
2
a
,
9
a
et
14
a
respectivement aux points M2, M9 et M14. On prendra
pour échelle des accélérations : 1 cm représente 4 m.s-2.
5- En déduire les caractéristiques du vecteur accélération au cours de la chute.
6- On néglige la poussée d’Archimède ainsi que les forces de frottement fluide exercées par l’air sur la balle. La 2ème
loi de Newton est-elle vérifiée ?
Pour aller plus loin :
7- Déterminer, à l’aide des documents ci-dessous, la relation
)(tfx 
, appelée 1ère équation horaire du mouvement. La
2ème équation horaire du mouvement est :
tty 28,35 2
.
8- En utilisant les lois horaires et la définition du vecteur accélération, déterminer les caractéristiques du vecteur
accélération. Sont-elles en accord avec celles obtenues par détermination graphique à la question 5 ?
x = f(t)
y = f(t)

PHYSIQUE – Terminale S. D’après TP de l’académie de Toulouse
Document 1
Document 2
M1
M3
M8
M15
M1
M7
M13