TP seconde

TP seconde
Mécanique.
I) But du TP.
Etudier l’influence de quelques paramètres sur le mouvement : vitesse, angle, masse . . .
a) Influence de la masse sur la chute libre.
On a la situation suivante : Il n’y a pas de vitesse
initiale.
Référentiel : terrestre
Système : la pomme
Bilan des forces :
r
P
Uniquement le poids P
-vertical
-vers le bas
- P = m × g = 0,180 × 9,8 = 1,8 N.
On fait partir le vecteur force du centre de
gravité G de la pomme.
Un vecteur de 1,8 cm est satisfaisant (1 cm pour 1 N).
La trajectoire est rectiligne : la pomme se déplace en ligne droite.
Le mouvement est accéléré car les points, repérés à des dates successives identiques, sont de plus en plus
espacés.
Durée de la chute : t = tfinal – to = 1 s.
La pomme a parcouru d = 5 m.
Sa vitesse moyenne est Vm =
d
5
= = 5m.s −1
(t f − t 0 ) 1
On recommence pour d’autres objets et on obtient :
Conclusion : la masse n’influe pas sur la durée d’une chute
libre sans vitesse initiale.
Objet
Pomme
Rocher
Pierre
Boule
durée de chute (s)
1
1
1
1
b) Influence de la vitesse initiale sur la chute libre
Dans le menu paramètre , on entre les valeurs suivantes : V = 2 m.s-1, lancer horizontal (angle 0°)
On remarque aussitôt que la durée de chute est
encore de 1 s !
trajectoire
Même référentiel, système boule. Une seule
force : le poids P.
- P = m × g = 0,800 × 9,8 = 7,8 N.
On fait partir le vecteur force du centre de
gravité G de la boule.
Un vecteur de 4 cm est satisfaisant (1 cm pour 2
N). Ici, j’ai pris l’échelle 1 cm pour 4 N.
La trajectoire est curviligne : c’est un arc de parabole.
r
P
Le mouvement est accéléré car les points, repérés à des dates successives identiques, sont de plus en plus
espacés.
On change la valeur de la vitesse initiale
Conclusion : La vitesse initiale d’un système,
pourvue qu’elle soit horizontale, n’influe pas sur la
durée de la chute libre.
Vitesse initiale (m.s-1)
4
6
8
10
durée de chute (s)
1
1
1
1
Par contre la distance parcourue change.
c) Influence de l’angle avec lequel on lance le projectile sur la chute libre (valeur de vitesse initiale
constante)
Dans le menu paramètre , on entre les valeurs suivantes : Boule lancée à 10 m.s-1 (constant) et avec un angle
de 15° par rapport à l’horizontale.
60°
80°
45°
30°
10°
La trajectoire de la boule est parabolique.
La vitesse diminue pendant l’ascension puis augmente pendant la descente.
angle de la vitesse initiale
10
30
45
60
80
abscisse impact (m)
3,6
9,0
10,5
9,0
3,5
durée de chute (s)
0,4
1,0
1,5
1,8
2,0
La durée du mouvement est croissante avec l’angle de lancer.
La portée est par contre maximale lorsque l’angle initial est de 45°.
C’est une règle qu’ont retenue les artilleurs depuis très longtemps.
d) Influence de la planète à la surface de laquelle se déplace le projectile.
Dans le menu paramètre , on entre les valeurs suivantes : Boule lancée à 10 m.s-1 (constant) et avec un angle
de 45° par rapport à l’horizontale (le plus efficace) sur différentes planètes.
planète
Terre
Mars
Lune
g (N.kg-1)
9,8
3,7
1,6
abscisse impact (m)
1,3
3,4
7,6
durée de chute (s)
0,5
1,4
3,1
Plus g est petit plus la durée de chute est grande et plus la portée est grande.
III) Conclusion générale :
Quelques rappels des résultats marquants :
- la masse n’influe pas sur la durée de chute d’un système.
Mais qu’est-ce qui influe ?
- g, intensité de pesanteur joue un rôle important.
Les conditions initiales, QUI NE SONT PAS UNE FORCE, sont importantes pour la trajectoire ultérieure
d’un système.
Et une ouverture à l’aide de questions que vous vous êtes posés . . .
Qu’est-ce réellement que g ?