TP p10

NOM :
Chap. P8
TP P10
Prénom :
Groupe :
Date
POUR EXPLIQUER LA TRAJECTOIRE D’UNE CHUTE
LE BILAN DES FORCES SUFFIT-IL ?
Objectifs : Montrer, à l’aide de moyens multimédias, l’influence de la vitesse initiale sur la chute.
Compte rendu :
o Donne les réponses aux questions de la partie SITUATION.
o Complète les phrases en guise de CONCLUSION
o Enfin utilise un simulateur pour VERIFICATION ; réponds aux questions posées en complétant.
PROBLEMATIQUE
Dans ce TP, nous allons observer trois films vidéo qui correspondent à
trois situations de chute d’une bille.
Ce sont trois cas de chute libre car on s’est placé, volontairement,
dans les conditions où les frottements de l’air sont négligeables : La
bille est suffisamment lourde et aérodynamique, la chute est de courte
durée.
Hypothèse : Sur le schéma ci-contre, nous avons deux trajectoires.
Dans un cas, la balle est lâchée ; dans l’autre, elle est lancée vers la
droite. Les reconnais-tu ?
Imagine alors la suite de la seconde trajectoire. Pour cela, dessine la
balle aux instants suivants... (justifie)
Cette situation doit nous interroger sur le phénomène de la
chute libre : Autrement dit, comment pourrait-on prédire le
mouvement d’un corps quelconque en chute libre ? Le
bilan des forces suffit-il ?
SITUATIONS EXPERIMENTALES
UNE BILLE SIMPLEMENT LACHEE... ( SITUATION N°1 )
Protocole
Ouvre le fichier billechut.avi à l’aide du logiciel AVIMECA. Aide-toi de la FICHE- METHODE
jointe. Observe la vidéo.
Avertissements
La règle, au centre, devrait montrer la verticale. Attention, c’est son unique rôle ! Elle n’a
aucune influence sur la bille : Elle ne l’attire pas par exemple.
Questions
1) Décris son mouvement : _________________________________________________
2) Fais un dessin de la bille pour une position quelconque de sa trajectoire. Quelle(s) est la
(sont les) force(s) qui s’exerce(nt) sur la bille ? Représente-les sans échelle.
3) Précise quelle est sa vitesse initiale
auLANCEE
tout début
de la
: ______
UNE (c’est-à-dire
BILLE ARRIVANT
DEPUIS
UNchute)
TOBOGGAN
...)
Protocole (suite)
 Sans fermer la 1ère fenêtre, ouvre le fichier billeparagv.avi ( SITUATION N°2 ) de la même
manière que précédemment : Une nouvelle fenêtre s’ouvrira.
 De la même façon, ouvre le fichier billeparapv.avi ( SITUATION N°3 ).
Attention : Dans la SITUATION N°3, la bille arrive moins vite que dans la N°2. Tu devrais en voir
la conséquence sur la forme de la trajectoire, non ?
toboggan
direction
initiale
prise par
la bille
table
Questions
4) Observe bien ces deux trajectoires : Qu’ont-elles de différent avec la 1ère ?
5) Sont-elles superposables ? Comment le vois-tu ? Pourquoi ?
6) Quelle(s) est la (sont les) force(s) qui s’exerce(nt) sur la bille ? Représente-les sur dessin
ci-contre (la trajectoire est déjà représentée).
Généralisation
7) D’une manière générale, la connaissance des forces appliquées au système, est-elle
suffisante pour prévoir la trajectoire du système ? Pourquoi ?
8) A ton avis, en plus des forces appliquées, que faut-il connaître pour vraiment prévoir la
trajectoire de chute ?
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COMPARAISON DES DEUX PREMIERES SITUATIONS !
Protocole : Pour billechut.avi et pour billeparagv.avi procède de la même manière...
 Repère par pointage la trajectoire de la bille pour ces deux situations. Aide-toi de la FICHE- METHODE jointe.
 Choisis comme origine, la bille à la 1ère image. Fixe une échelle sachant que la règle verticale fait 0,5 m.
 Vérifie, aux erreurs de mesures près, les valeurs ci-dessous concernant chacune des deux situations. Tu les
remplaceras par les tiennes si elles sont correctes.
billechut.avi ( SITUATION N°1 )
billeparagv.avi ( SITUATION N°2 )
Arrondissez à deux
t ( en s )
y ( en m )
t ( en s)
y ( en m )
chiffres significatifs !
0,00
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20
0,0
-4,1.10-2
-1,1.10-1
-1,8.10-1
-2,7.10-1
-3,810-1
Attention, « 1,98 E-2 »
se lit « 1,98 .10-2 » !
0,00
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20
-0,0
-4,2.10-2
-1,0.10-1
-1,8.10-1
-2,7.10-1
-3,8. 10-1
Questions
9) En comparant ces deux tableaux, que constates-tu aux erreurs de mesure près ( le pointage surtout ) ?
10) Comment est la chute de la bille dans la direction verticale pour ces deux situations ?
11) Qu’est-ce qui diffère alors entre ces deux situations ?
LA SECONDE SITUATION EN DETAIL
Protocole
 Enregistre ton pointage pour la SITUATION N°2 comme l’indique la FICHE – METHODE jointe.
 Ouvre le logiciel REGRESSI pour visualiser le graphe donnant y en fonction de x. Pour cela procède aux réglages
indiqués dans la FICHE – METHODE jointe.
 Imprime le graphe après avoir noté ton nom en prenant « Texte » au lieu de « Curseur standard ».
Questions
12) Sur cette feuille, trace au crayon les verticales qui passe par chaque position. Que remarques-tu à l’œil nu ? Si ce
n’est pas évident sur ton graphe à cause d’un pointage approximatif, regarde celui réalisé par le professeur.
13) Cela veut dire que la bille, dans sa chute verticale, se décale horizontalement. De quelle manière en terme de
vitesse ?
Pour les plus rapides
14) Détermine la valeur de la composante horizontale de la vitesse ( Rappel : Entre deux postions il s’écoule 40 ms ).
Utilise judicieusement le curseur « réticule »...
15) Rappelle quelle est la valeur de la composante horizontale de la vitesse de la bille dans la SITUATION N°1 ?
CONCLUSION
En guise de conclusion, et avant de corriger ton hypothèse faite au
début, complète les phrases suivantes :
Un système en chute libre n’est soumis qu’à une seule force : son _______ . Cette
force s’exerce dans la direction _____________________ uniquement : Cela explique
que sa vitesse augmente en tombant vers le bas.
Un système, lâché sans vitesse initiale, tombe donc verticalement : Son mouvement
est rectiligne et __________________________ .
Mais un système, lancé horizontalement, possède une vitesse initiale horizontale non
nulle : Son mouvement est toujours _________________________ mais il est
maintenant _________________________ . Dans ce cas, plus sa vitesse initiale est
grande, _______ sa trajectoire est courbe.
VERIFICATION
Ouvre le logiciel MICROMEGA HATIER et sélectionne le simulateur « Newton ».
Pour chaque situation, rentre les différents paramètres (tu choisiras d’ailleurs un angle de lancement nul). Observe et
réponds. Conseil : Utilise la touche « chronophotographie »...



Observe la chute d’une pomme, positionnée à yo = 10 m de hauteur, pour différentes vitesses initiales (0 m/s,
4 m/s, 8m/s,... à 12 m/s ). La dernière conclusion du TP est-elle toujours valable ? ______________________
__________________________________________________________________________________________
Pour une vitesse initiale de 7 m/s, lance différents objets tous positionnés à yo = 10 m de hauteur. Observe.
Que remarques-tu ? _________________________________________________________________________
Conclus : __________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________
Dans les mêmes conditions, lance des objets vers le haut avec différents angles : 30°, 40°, 50°... etc. La forme
de la trajectoire change-t-elle ? _______________________________________________________________
______________________________________________ Les conclusions du TP sont-elles toujours valables ?__
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