Étude de mouvements rectilignes

Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence
TP Terminale S – Réforme 2012
http://www.stardustlabs.fr
Compétence exigible au baccalauréat :
Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour étudier un mouvement.
Un système est pseudo-isolé si les forces qui s’exercent sur lui se compensent.
Le mobile autoporteur est un cylindre de masse M porté par un coussin d’air (d’épaisseur inférieure à 1 mm).
Il possède en son centre une pointe appelée « éclateur », qui permet de laisser passer une étincelle. Ce mobile,
relié à un générateur d’impulsions, est lancé sur une table recouverte d’un papier aluminisé : à chaque
impulsion, l’éclateur brûle le papier, ce qui permet de repérer la position du centre du mobile au cours du
temps.
 Quel est le rôle du coussin d’air ?
 Comment faire pour que ce mobile soit pseudo-isolé ?
 Effectuer l’enregistrement du mouvement de ce mobile lorsqu’il est pseudo-isolé (l’exploitation des
résultats sera faite après).
1) Dans quel référentiel l’enregistrement est-il réalisé ?
2) Caractériser le mouvement obtenu à l’aide des termes choisis dans la liste suivante : accéléré, décéléré,
uniforme, ralenti, varié.
3) a.
Sur la trajectoire, tracer les vecteurs vitesses aux points M 2 , M 4 , M 6 et M 8 .
Pour construire le vecteur vitesse, on assimile le vecteur vitesse instantanée au vecteur vitesse
M M
moyen. Par exemple, le vecteur vitesse moyen v 2 au point M2, à l’instant t2 est v2 = 1 3
t 3 - t1
Méthode :  Mesurer M1M3 ;
 Déterminer 2τ = t 3 - t1 ;
M M
 Calculer la norme de v 2 qui est la valeur de la vitesse v2 = 1 3
t 3 - t1
 Représenter v 2 tangent à la trajectoire au point M2 avec un échelle des vitesses.
b.
4) a.
Comment évolue la valeur de la vitesse au cours de ce mouvement enregistré ?
À partir des vecteurs vitesses, construire les vecteurs accélérations aux points M 3 , M 5 et M 7 .
Pour construire le vecteur accélération, on assimile le vecteur accélération instantanée au
vecteur accélération moyen. Par exemple, le vecteur accélération moyen a 2 au point M2 est
a2 =
 v v3  v1

t t 3 - t1
Méthode :
 Construire les vecteurs vitesses v1 et v 3 , puis reporter en M2 v1 et v 3 ;
 Construire le vecteur  v  v3  v1 ;
 Le vecteur accélération est colinéaire à  v , une échelle des accélérations
permet de le tracer.
b.
Comment évolue la valeur de l’accélération au cours du mouvement ?
Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence
TP Terminale S – Réforme 2012
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Le mobile est maintenant relié à une ficelle passant par une poulie, et au bout de laquelle on a suspendu une
petite masselotte dont la masse m est petite par rapport à celle du mobile.
 Enregistrer le mouvement de ce mobile lorsqu’il est tiré par la ficelle (l’exploitation des résultats sera
faite après).
1) Dans quel référentiel l’enregistrement est-il réalisé ?
2) Caractériser le mouvement obtenu à l’aide des termes choisis dans la liste suivante : accéléré, décéléré,
uniforme, ralenti, varié.
3) a.
b.
4) a.
b.
Sur la trajectoire, tracer les vecteurs vitesses aux points M 9 , M 11 , M 14 , M 16 , M 19 et M 21 .
Comment évolue la valeur de la vitesse au cours de ce mouvement enregistré ?
À partir des vecteurs vitesses, construire les vecteurs accélérations aux points M 10 , M 15 et M 20
Comment évolue la valeur de l’accélération au cours du mouvement ?
1) Laquelle de ces deux situations illustre la première loi de Newton (principe d’inertie) ?
2) Sachant que pour un point matériel de masse m, la deuxième loi de Newton peut se traduire par
 FExt  m  a (où  FExt représente la résultante des forces extérieures appliquées au système et a son
vecteur accélération), en déduire les caractéristiques de cette résultante dans les deux situations.
3) Donner les caractéristiques du vecteur accélération dans le cas d’un mouvement :
a. Rectiligne uniforme ;
b. Rectiligne uniformément accéléré.
4) Expliquer comment déterminer la résultante des forces  FExt s’exerçant sur un point mobile, à partir
de l’enregistrement de sa position au cours du temps.