TP 9 : Mouvements et forces

TP PHYSIQUE - Seconde
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TP 9 : Mouvements et forces
But:
Etudier l’influence d’une force sur la position d’un objet et sur sa vitesse.
Modéliser l’action de la Terre sur un objet.
Se familiariser avec un logiciel de traitement vidéo dédié à l'étude de mouvements.
I) Fiche d'utilisation de REGAVI pour l'étude de vidéos de mouvements
Le but de cette opération est de repérer les coordonnées d'un point d'un mobile dans un repère (O, x, y) en fonction du temps.
Lancer REGAVI et choisir
Ouvrir le fichier à étudier : →
par exemple
Pour lire le fichier vidéo, il suffit de cliquer sur le bouton lecture
Définir le point d’origine du repère à l’aide de l’icône :
Définir l’échelle du document à l’aide de l’icône
. On utilisera un objet particulier dont on connaît la taille pour déterminer l’échelle
(par exemple, une règle de classe jaune mesure 1 m).
Définir le nombre d’images par seconde de la vidéo (en général 25 images par seconde parfois 20 images par seconde).
Définir le nombre de points dont on veut étudier le mouvement 1, 2...
On peut changer le zoom pour plus de précisions
Débuter les mesures en cliquant sur l’icône
il faut alors rafraîchir l'image
puis successivement sur les points de la trajectoire (! Au nombre de points étudiés) avec
le viseur
Une fois terminé, transférer les données dans Regressi
et enregistrer le fichier.
II) Mouvement d’une balle lâchée sans vitesse initiale:
Charger le fichier ChuteLibre_DivX5.avi. La masse de la balle de tennis est de m = 58 g.
1) Visualisation du mouvement
Visualiser le mouvement.
.1 Quel est le système étudié ? _____________________ Quel est le référentiel d’étude ? ________________________
.2 Combien a-t-on d'images par seconde ? Quel est l’intervalle de temps ∆t entre 2 positions successives ?
2) Analyse du mouvement :
Repérer les points de la trajectoire à l'aide du logiciel Regavi (voir comment procéder au I)).
Transférer les données vers Regressi.
Visualiser le tableau de mesure en cliquant sur l'icône approprié (voir ci-contre)
.3 Les positions de la balle étant repérées à des intervalles de temps égaux, que peut-on dire de son
mouvement (trajectoire et vitesse ) ?
On veut obtenir la vitesse de la balle, pour
cela, visualiser le graphe y = f(x) puis à l'aide
d'un clic droit, choisir coordonnées puis dans
les options du graphe, choisir l'onglet
mécanique et cocher la case vitesse.
.4 Revenir au tableau de Regressi et compléter le tableau ci-dessous :
t (s)
v (m.s-1)
.5 Comment varie la vitesse au cours du mouvement ? (Vérifier la réponse .3).
3) Interprétation:
.6 La balle est soumise principalement à une force. Laquelle ? En donner les caractéristiques.
.7 Sur un schéma, représenter cette force par un vecteur force. On donne g = 9,8 N.kg-1. Echelle: 1cm ↔ 0,2 N
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.8 Quel est l’effet de cette force sur son mouvement ?
.9 Existe-t-il une autre force qui s’exerce sur la balle ? Si oui, en donner les caractéristiques.
III) Lancer d’un objet:
Charger le fichier Ballon_DivX5.avi. Le ballon a une masse m = 650 g.
1) Visualisation du mouvement
Visualiser le mouvement.
.10 Quel est le système étudié ? _____________________ Quel est le référentiel d’étude ? ________________________
.11 Combien a-t-on d'images par seconde ? Quel est l’intervalle de temps ∆t entre 2 positions successives ?
2) Analyse du mouvement :
Repérer les points de la trajectoire à l'aide du logiciel Regavi (voir comment procéder au I). Transférer les données vers Regressi (nouvelle
page). Visualiser le graphe en cliquant sur l'icône approprié.
.12 Que représente la courbe y=f(x) ? Comment nomme-t-on une telle courbe ?
On veut obtenir la vitesse de la balle, pour cela, visualiser le graphe y = f(x) puis à l'aide d'un clic droit,
choisir coordonnées puis dans les options du graphe, choisir l'onglet mécanique et cocher la case
vitesse. Ensuite repasser au graphe puis tracer les vecteurs vitesse en cliquant sur l'icône correspondant
(voir schéma ci-contre)
Imprimer la courbe obtenue.
.13 La balle est soumise principalement à une force. Laquelle ? En donner les caractéristiques.
.14 En un point de la trajectoire (Graphe imprimé), représenter cette force par un vecteur force. Echelle : 1cm ↔ 2 N
.15 D’après le graphe , quelle coordonnée des points de la trajectoire n’est pas influencée par cette force ?
.16 D’après le graphe, quelle(s) coordonnée(s) des points de la trajectoire est influencée par cette force ?
3) Conclusion :
.17 Dans quelle direction la force modifie-t-elle le mouvement ?
4) Vérification de l’influence du poids sur la vitesse :
.18 Représenter sur un même graphe la courbe vx=f(t) et vy=f(t). Conclure.