THEME : SPORT

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THEME : SPORT
Chapitre 1 : Mouvement et inertie
I. Relativité du mouvement
1. Activité sur la roue d’un vélo
Une roue de vélo a deux trajectoires différentes suivant que l’on observe le mouvement
depuis le sol ou le vélo. Depuis le vélo, c’est un cercle et depuis l’extérieur, il s’agit d’une
courbe plus bizarre qu’avait étudiée Blaise Pascal et qui s’appelle une cycloïde.
On définit la trajectoire par l’ensemble des points que décrit l’objet pendant son
mouvement.
En fait, la nature du la description du mouvement dépend du référentiel considéré : dans le
premier cas, il s’agit du référentiel de la roue, dans le deuxième cas, il s’agit du référentiel
terrestre (celui de notre environnement).
2. Définition du référentiel
Un référentiel, c’est un solide de référence ou repère (un arbre, les murs d’une salle) et un
chronomètre ou une horloge.
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II. Vitesse et chronométrage
Le mercredi après-midi, les élèves de l’Association sportive sont chronométrés avec deux
capteurs photoélectriques qui déclenchent puis arrêtent les chronomètres lorsque le(a)
jeune athlète passe devant. On calcule ensuite la vitesse moyenne entre les deux points par
la formule vue au collège :
Par exemple, sur 30 m, un élève réalise 5,3 secondes soit une vitesse entre les deux poteaux
de :
On veillera à mettre la bonne unité (mètre par seconde) et regarder de ne pas mettre trop
de chiffres significatifs.
Le chronométrage avec les capteurs est plus précis que le chronométrage humain :
Les réflexes comptent !
Les chronos sont plus ou moins précis que la cellule photoélectrique du stade.
Données issues de la course entre Romain et Arthur : les vitesses évoluent suivant le
référentiel.
II. Qu’est-ce qu’une force en sport ?
1. Activités préparatoires

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Mesure de la force exercée par une petite masse sur le dynamomètre en salle
de TP
Diagramme objet-actions de sportifs
Les actions à distance sont représentées par des tirets et de contact par des
lignes pleines.
2. Modélisation des actions par une force
On modélise une interaction par une force qui est
représentée en physique par un vecteur. Elle possède
quatre caractéristiques : un point d’application, une
direction, un sens, une valeur. Sa valeur est mesurée
grâce à un dynamomètre et son unité est le Newton
(symbole N).
Si l’action est à distance, on prend le centre de gravité
de l’objet mais si l’action est une action de contact, le
point d’application est tout simplement le point de
contact.
3. Les effets d’une force
Une force peut modifier à la fois la trajectoire d’un objet et
aussi augmenter ou diminuer sa vitesse. La modification de la vitesse dépend de la masse du corps
sur lequel agit cette force. En plus simple, il est plus facile de déplacer une bille légère qu'un boulet
de canon à force constante ! On parle d'une forte inertie de la boule, on a du mal à la tirer.
4. Le Principe d’Inertie
4a. Le principe d'après Richard Feynman.

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Un jour je jouais avec ma petite carriole, une sorte de chariot avec un timon pour le tirer. Une balle
se trouvait dessus, je m'en souviens comme si c'était hier : une balle était sur le chariot et il se
produisait quelque chose de bizarre quand je tirais. J'allais voir mon père :
- Dis papa, j'ai remarqué une chose : quand je tire le chariot, la balle roule vers l'arrière du chariot. Et
quand je tire et puis je m'arrête, la balle roule vers l'avant. Pourquoi ?
- Ça, personne ne le sait, répondit-il. Les choses qui bougent tendent à rester en mouvement, et les
choses qui ne bougent pas tendent à rester immobiles. Et il ajouta : "Cette tendance est appelée
inertie mais personne ne sait pourquoi c'est ainsi". Voilà ce que c'est que comprendre quelque chose
: mon père savait faire la différence entre connaître le nom d'une chose et connaître cette chose.
Il continua : "Si tu regardes bien, tu verras que la balle ne va pas vers l'arrière du chariot quand tu le
tires ; c'est l'arrière du chariot qui vient vers elle. La balle reste à peu près immobile."
Je retournai en courant vers mon chariot, je le tirais dans tous les sens en observant bien la balle :
elle restait bien plus ou moins immobile. Elle reculait par rapport au chariot, mais par rapport au sol,
elle avançait légèrement.
The pleasure of finding things out, Richard Feynman
Helix Books/ Perseus Books 1999 (disponible sur amazon.fr)
4b. Énoncé du principe.
Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les
forces qui s'exercent sur lui sont nulles ou se compensent.
Il est donc équivalent de dire "un corps est soumis à des forces qui se compensent" et "un
corps n'est soumis à aucune force".

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Chapitre 2 Transformations chimiques dans la pratique sportive
Souvent, les sportifs doivent absorber du glucose ou suivre des régimes très stricts suivant
leur discipline. Il faut donc doser les aliments par exemple et savoir exactement le nombre
de molécules ingérées. Ces molécules vont ensuite être transformées dans l’organisme pour
fournir éventuellement de l’énergie (chaleur, énergie musculaire etc.).
I. Peser, c’est savoir compter les molécules…
Lorsque l’on prépare une solution de sucre à un sportif, on voudrait bien savoir combien l’on
met de molécules de sucre dans l’organisme. Il est alors nécessaire de savoir « compter » les
molécules.
1. La mole.
On ne les compte pas une par une microscopiquement mais il existe des techniques macroscopiques
efficaces déterminées par le comte Avogadro (Turin 1776 et mort en 1856) et Jean Perrin (1870 à
Lille - 1942 à New York) entre autres pour compter les molécules.
Pour connaître le nombre de grains de sucre dans un verre, il faut connaître le nombre de grains
présents dans un gramme de sucre. Cela n’a pas été déterminé pour un gramme de sucre mais on a
calculé le nombre d’atomes de carbone présents dans un gramme ce qui conduit au nombre
d’Avogadro NA :
NA=6,023.1023
le nombre d’Avogadro est le nombre d’atomes de carbone dans 12 grammes de carbone 12
(isotope 6
12C).
Par exemple, dans une salle de classe, on a 35/6,02×1023 mol d’élèves (soit pas grand-chose !).
Quantité de matière
en mole
symbole
mol
lettre
n
nombre
6,02.1023
adjectif
molaire
On effectue en fait une règle de quatrième proportionnelle ce qui conduit à la formule suivante :
n (en mole) = Nombre / constante d’Avogadro
2. Relation masse-quantité de matière