Photos de l`experience du ressort

La marche
La marche est le mode de locomotion naturel de l'être humain. Il consiste en un
déplacement en appui alternatif sur les jambes, en position debout et en ayant toujours
au moins un point d'appui en contact avec le sol, sinon il s'agit de course.
1) Travail mécanique dans la marche.
La marche consiste à déplacer son centre de gravité d’un point à un autre.
La marche est un travail mécanique. On parle d’abord de travail mécanique externe , ce
travail est accompli par les muscles pour mouvoir le centre de gravité. Ce travail
mécanique externe est composé de l’energie potentielle (E pot) et de l’énergie cinétique
Ecin).
-L’energie potentielle correspond au travail musculaire qui permet au corps de se
déplacer vers le haut et l’avant ce qui entraîne un déséquilibre et met ensuite en action
l’energie cinetique
Epotentiel =M.g.h
M: masse en kilogramme (kg)
g: intensité de la pesanteur (N.kg-1) 9,81N/kg à Paris
h: hauteur en metre (m)
L’énergie s’exprmie en joules (J)
A partir de la video :
-point pris au niveaudu bassin:
E pot = poids de la personne x intensité de pesanteur x taille en metre a partir du bassin
E pot =60 .9,8 .95 =55 860 J

-L'énergie cinétique est l'énergie que possède un corps grâce à son mouvement et est
égale au travail nécessaire pour faire passer le corps du repos à son mouvement. Cette
énergie est liée à la vitesse de déplacement d'un corps: plus un corps se déplace vite
plus son énergie cinétique est grande.
On peut déduire de cela, dans le cadre de la physique newtonienne, qu’une variation
d’énergie cinétique d’un corps pendant une certaine durée est égale au travail des forces
externes exercées sur ce corps. C’est le théorème de l’énergie cinétique.
E cin =1/2mv2
m: masse en kilogramme (kg)
V: en metre par seconde (m.s-1)
L’energie s’exprime en Joules (J).
A partir de la video :
bassin
t x y vx vy V
s m m m/s m/s m/s
0,000 0,06126 -0,02723 1,800 -0,5201 1,874
0,0340 0,1293 -0,04765 1,649 -0,3248 1,680
0,0670 0,1838 -0,05446 1,501 -0,1353 1,507
0,1340 0,2519 -0,04084 1,565 0,1232 1,569
0,1670 0,3131 -0,04084 1,782 0,1552 1,789
0,2000 0,3812 -0,03403 2,002 0,2425 2,017
0,2340 0,4493 -0,02723 1,744 0,3225 1,774
0,2670 0,5173 -0,006807 1,449 0,3413 1,488
0,3340 0,5582 0,01361 1,128 0,2727 1,161
0,3670 0,6126 0,006807 1,107 0,2113 1,127
0,4340 0,6875 0,03403 1,121 0,1671 1,134
0,4670 0,7352 0,03403 1,081 0,1606 1,093
0,5340 0,7828 0,04084 1,150 0,09224 1,154
0,5670 0,8373 0,04084 1,216 0,08374 1,218
0,6010 0,8781 0,04765 1,341 0,02013 1,341
0,6340 0,9189 0,04765 1,185 -0,01899 1,186
0,6680 0,9666 0,04084 1,167 -0,1008 1,172
0,7340 1,021 0,03403 1,417 0,05079 1,418
0,7680 1,089 0,03403 1,574 0,05563 1,575
0,8010 1,144 0,04765 1,753 0,02014 1,753
0,8340 1,198 0,04084 1,566 0,009933 1,566
0,8680 1,259 0,03403 1,460 -0,07086 1,462
0,9340 1,327 0,04084 1,563 0,02939 1,563
0,9680 1,389 0,04084 1,574 0,1723 1,584
1,001 1,457 0,04084 1,580 0,1256 1,585
1,035 1,498 0,06126 1,360 0,1285 1,366
1,101 1,566 0,05446 1,255 0,03572 1,255
1,135 1,613 0,04765 1,301 0,006337 1,301
1,168 1,661 0,06126 1,161 0,06102 1,163
1,201 1,702 0,05446 0,9800 0,06835 0,9824
1,235 1,715 0,06126 0,7115 -0,03165 0,7122
1,302 1,763 0,05446 0,8313 -0,1888 0,8525
1,335 1,763 0,05446 1,279 -0,2595 1,305
1,368 1,831 0,03403 1,467 -0,2862 1,495
1,402 1,899 0,02723 1,611 -0,2831 1,636
1,435 1,940 0,02042 1,430 -0,1965 1,443
1,502 2,001 0,01361 1,787 -0,3808 1,827
1,535 2,117 -0,01361 1,962 -0,4716 2,018
distance
temps

V = d ( distance parcourue )/t ( temps de la video ) v= 2,117/1,535 =1,37 m/s = ( a peu
près) 5km/heure
Donc E cin = ½ .60 . 1,37 = 41,1 J
On remarque ainsi que l’energie potentielle est bien plus importante que l’énergie
cinétique.
La marche est également un travail mécanique interne. Le travail mécanique interne
permet d’avancer l’autre pied avec une vitesse supérieur à celle du centre de gravité Cg.
Travail mécanique total (Wtot) accompli par les muscles est égal au travail mécanique
externe et au travail mécanique interne .
Wtot= Wext ( energie potentielle + energie cinétique ) + Wint
Nous ne pouvons pas effectuer ce calcul car nous avons seulement calculé le travail
externe , le travail mécanique interne lui est évalué par méthode cinématographique.
2) Mesure de la puissance mécanique
La puissance est la quantité d'énergie par unité de temps.
P (puissance) = E (energie) / t (temps )
L’unité de ouissance international est le watt, son multiple est le kilowatt.
1watt=1joule pendant 1 seconde
Lors de la marche la puissance mécanique demandée correspond a la puissance
cinétique et la puissance potentielle.
Puissance mécanique = Pcin (Wcin/t) + Ppot (Wpot/t)
Wcin=E cin =1/2mv2
Wpot= Epotentiel =M.g.h
P= 41,1 / 1,535 + 55 860/ 1,535 = 36 417 watt
La puissance P s’exprime en watt (w). Un watt = un joule / seconde.
Il existe souvent une confusion entre puissance et énergie. En fait, la puissance
représente la vitesse à laquelle l'énergie est consommée ou produite.

3) Stockage et restitution de l’énergie .
Lors de la marche pendant la phase de reception le muscle se comporte comme un
élastique. Il se comprime lors de la reception, il emmagasine de l’energie pour la
restituer sous forme du mouvement.
Ces postulats ne traduisent pas exactement la réalité complexe de la mécanique de la
jambe lors de la marche. Ce modèle présente cependant l’avantage de permettre
l’application de lois physiques simples des systèmesoscillants pour comprendre et
prédire la mécanique de la marche .
Nous avons donc decide de faire une experience avec des resort afin de comprendre les
forces qui sont exercées lors de la marche.
EXPERIENCE DU RESSORT
Nous avons prit un resort d’une longueur de 9,4 cm qui correspond à la longueur
d’origine du resort ( lo) . Nous avons tout d’abord accroché 50g à ce resort, puis mesuré
la longueur du resort étiré. Puis nous avaons ensuite mesuré l’allongement du resort x
en soustrayant lo à la longueur du resort étiré.
Nous effectuons le meme procédé pour les autres masses ( 50 , 100, 150,
200,250,300,350)
masse
L :longueur du resort étiré
x: allongement du resort
( x = l – lo )
50
12,2
12,2-9,4 = 2,8 cm
100
15,2
15,2-9,4 = 5,8 cm
150
17,7
17,7-9,4 = 8,3 cm
200
20,6
20,6-9,4 = 11,2
250
23,6
23,7-9,4 = 14,3
300
26,5
26,5-9,4 =17,1
350
29,5
29,3-9,4 = 19,9

a
Longueur d’origine : 9,4cm Longueur du ressort étiré par un poid de 100g.
Longueur du resort étiré par un poid de Longueur du resort étiré par un poids de 250g
150g.
Photos de l’experience du ressort