Relativité du mouvement

Thème : La pratique du sport
Sous thème : L’étude du mouvement
Chapitre 6 : Description du mouvement
AD 1-15/11/2016
Activité 1 : Relativité du mouvement
Pour analyser un mouvement, les scientifiques effectuent une chronophotographie. Par exemple, on
prend des photos à intervalles de temps réguliers et très court d’une balle de tennis pendant son vol
Ensuite on note sur chaque photo la position de la balle. On peut alors reconstituer son mouvement.
Que faut-il indiquer pour décrire un mouvement ?
Document 1 Vocabulaire
Système : objet dont on étudie le mouvement.
Trajectoire : ensemble des positions successive occupées par le système au cours du
mouvement. Elle peut être de nature différente et former une droite, un cercle ou une
courbe quelconque.
Mouvement rectiligne : mouvement dont la trajectoire est une droite
Mouvement circulaire : mouvement dont la trajectoire est un cercle
Mouvement curviligne : mouvement dont la trajectoire est courbe
Mouvement uniforme : mouvement à vitesse constante
Mouvement décéléré ou ralenti : mouvement pour lequel la vitesse diminue
Mouvement accéléré : mouvement pour lequel la vitesse augmente
Document 2 Mouvement d’une gourde
Pendant une course, un cycliste roulant à vitesse constante en ligne droite laisse tomber sa gourde.
Image : Helium 2nde édition Hatier
Le spectateur est immobile derrière la barrière
La voiture roule à la même vitesse que le cycliste
1
Thème : La pratique du sport
Chapitre 6 : Description du mouvement
Sous thème : L’étude du mouvement
AD 1-15/11/2016
1°/ Décrire le mouvement du cycliste à l’aide du vocabulaire du document 1. APP
2°/ Investigation : dessiner la trajectoire que la gourde suivra entre le moment où elle est lâchée par
le cycliste et le moment où elle touche le sol, dans les deux situations proposées dans le document 2.
ANA
Pour déterminer la nature du mouvement on va se placer dans deux situations, d’abord dans celle du
spectateur immobile, puis celle d’un passager d’une voiture roulant à la même vitesse.
Vous allez devoir relever les positions successives de la balle (simulant la gourde), afin de
déterminer la trajectoire dans les deux situations.
3°/ Relevé des positions successives de la balle (simulant la gourde) dans le cas de l’observation
par un spectateur immobile à l’aide du protocole ci-dessous. REA
Protocole
1°/ Ouverture de la vidéo
Ouvrez le logiciel Regressi, puis sur « fichier » ensuite « nouveau » cliquer sur « Vidéo » puis
« MediaPlayer ».
Ouvrez le clip « Vélo ».
2°/ Placement du repère et rôle et réalisation de l’étalonnage
Lorsqu’on marque la position d’un point sur l’écran, Regressi note les coordonnées de ce point
(abscisse x et ordonnée y). Pour qu’il puisse mesurer x et y, il faut qu’il connaisse l’origine du repère
(O, x, y). Il faut donc définir une origine.
Sélectionnez « origine » et cliquez à l’endroit de l’image où vous voulez la placer (de préférence en
bas à gauche).
Par défaut, le logiciel mesure les distances en nombre de pixels sur l’écran. Pour qu’il donne des
valeurs en mètre dans le tableau, il faut lui signaler à quelle distance réelle (en m) correspond une
distance sur l’écran en pixel. On réalise un étalonnage.
Sélectionnez le bouton « échelle » et cliquez de chaque côté d’une longueur connue sur la
vidéo (règle verticale de 2 m tenue par la personne au début de la vidéo).
Rentrez ensuite la valeur 2 dans le menu « Echelle(m) » (au-dessus de l’image à droite).
3°/ Réalisation du pointage
Ceci étant fait, on peut passer aux mesures.
Placez-vous sur l’image de la vidéo où le cycliste lâche la balle à l’aide du bouton
, puis
sélectionnez le bouton
.
Cliquez sur la balle. Une valeur de x et une de y s’inscrivent dans la 1ère ligne du tableau,
pendant que la vidéo passe à l’image suivante (si l’image n’avance pas une fois que vous
avez cliqué sur la balle, avancez l’image manuellement avec le bouton
Cliquez sur la nouvelle position de la balle.
Recommencez l’opération jusqu’à ce que la balle touche le sol.
2
)
Thème : La pratique du sport
Chapitre 6 : Description du mouvement
Sous thème : L’étude du mouvement
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4°/ Exploitation du pointage
Sélectionnez le bouton « Traiter » pour transférer les données vers le logiciel Regressi.
Dans la fenêtre « graphe » où vous vous trouvez, placez la grandeur mesurée x, en abscisse,
et la grandeur mesurée y en ordonnée (à l’aide du menu coord).
APPELER LE PROFESSEUR
Questions
4°/ Quelle est la trajectoire de la balle dans cette situation ? VAL
5°/ Relevé des positions successives de la balle (simulant la gourde) dans le cas de l’observation
par un passager d’une voiture roulant à la même vitesse à l’aide du protocole ci-dessous. REA
Protocole
Reproduisez le protocole précédent, mais au moment du choix de l’origine, appuyez sur le
menu déroulant (petite flèche pointant vers le bas) à droite du bouton « origine ».
Sélectionnez « origine mobile ».
Faire de nouveau l’étalonnage comme dans la partie précédente
Lors des mesures, il faudra cette fois commencer par cliquer sur la position de l’origine (Au
centre de la roue arrière du vélo) avant de cliquer sur la balle. Cette procédure est à faire
pour chaque image !
Transférez alors les données sous Regressi (de la même manière que dans la partie
précédente) et observez y en ordonnée et x en abscisse.
APPELER LE PROFESSEUR
6°/ Quelle est la trajectoire de la balle dans cette situation ? VAL
7°/ Dessiner les deux trajectoires sur votre feuille. Est-ce conforme à vos trajectoires initiales dans les
deux situations ? VAL
8°/ Expliquer pourquoi « le mouvement est relatif ». COM
Document 3 Formule de la vitesse
La valeur de la vitesse moyenne d’un point du système parcourant la distance d pendant une durée
∆ est donnée par la relation :
.
=
∆
Document 4 : Tableau de valeurs
Temps (s)
0
0.034 0.067 0.1 0.134 0.201 0.234 0.267 0.301
Altitude (m) 2.41 2.39 2.35 2.28 2.21 2.14 2.04 1.92 1.78
9°/ La vitesse de la balle est-elle constante lors de la chute ? Expliquez pourquoi. REA
Compétence
Approprier
Analyser
Réaliser
Valider
Communiquer
Capacité
Extraire les informations
Observer et décrire les phénomènes
Réaliser le protocole en respectant les règles de sécurité
Extraire des informations des données expérimentales et les exploiter
Rendre compte de façon écrite
3
A
B
C
D