487_TP 2 DE PHYSIQUE vecteur vitesse version 2008

Partie II de physique : forces, travail et énergie
Chap. 2 : Mouvement d’un solide
TP 2 DE PHYSIQUE : VITESSE D’UN POINT MOBILE
I- ETUDE DU MOUVEMENT D’UN MOBILE AUTOPORTEUR SUR COUSSIN D’AIR.
1. Description du dispositif expérimental : la table à coussin d'air.
C'est une table de verre, montée sur pied réglable sur
laquelle on place :
 Un papier conducteur.
 Un papier pelure bon marché (papier de
boucher ), qu'on change à chaque expérience.
 Deux mobiles autoporteurs munis
d'éclateurs. Ces éclateurs sont des pointes
permettant de former des étincelles entre le
mobile et le papier conducteur.
Par ce moyen on marque le papier pelure de taches noires. Les impulsions électriques sont fournies par le générateur
d'impulsions.
Remarques :
 Pour que le circuit soit fermé il est impératif que les deux mobiles soient sur la table.
 Les mobiles sont dits autoporteurs car chacun d'eux possède un petit moteur permettant de créer un coussin
d'air entre le mobile et la table. On évite ainsi les frottements entre le mobile et la table.
2. Protocole expérimental.
Avec la table à coussin d'air.
On veut déterminer la nature du mouvement lorsque l'on abandonne le mobile après l'avoir lancé sans qu’il tourne sur
lui-même. Pour cela on va utiliser le lanceur et un éclateur périphérique.
 S'entraîner à lancer le mobile, à déclencher le marquage juste après avoir lancé le mobile et à arrêter le
marquage avant que le mobile n'atteigne le bord de la feuille ( il ne faut pas enregistrer le rebond du mobile sur
le rebord ).
 Régler le lanceur de manière à ce que le mobile soit projeté modérément. Lancer ensuite le mobile sans le faire
tourner sur lui-même en prenant soin d'enregistrer son mouvement.
Retirer ensuite la feuille de papier pelure, inscrire votre nom dessus et passer ensuite à l'exploitation des résultats.
3. Exploitation des résultats.
a. Tracer deux axes ( OX,OY) orthogonaux sur la feuille : c'est le repère associé au référentiel terrestre.
b. Numéroter les points Mi ( centre du mobile) et Pi (point de la périphérie) puis reconstituer les trajectoires.
c. Comparer les vecteurs M3P3, M4P4 et M5P5.
d. Comparer les distances P2P3, P3P4 et P4P5. Que peut on en déduire sur la nature du mouvement ?
e. Calculer VP(t4) la vitesse instantanée du point P à l’instant t4 puis représenter le vecteur vitesse correspondant. Ne
pas oublier de choisir une échelle et de la préciser sur le schéma.
II- MOUVEMENTS DE DIFFERENTS POINTS D’UN MOBILE.
1. Mouvement de différents points d’un solide lancé en l’air : étude de la vidéo centre_inertie.avi.
A l’aide du logiciel Regavi, on étudie le mouvement de deux points M et P d’un
solide métallique de forme carrée lancé en l’air. Le point M est le centre du
solide et le point P est un des sommets du carré.
On a enregistré image par image la position des points M et P, puis les données
ont été exportées vers le logiciel Regressi (enregistrement ci-dessous). La
durée entre deux positions successives est  = 40 ms.
P
M
Papier pelure
conducteur

QUESTIONS :
a. Numéroter les points Mi et Pi
puis reconstituez les
trajectoires.
b. Dans quel référentiel étudie-t-
on la trajectoire des points M
et P ?
c. Caractériser la trajectoire du
point P et du point M dans ce
référentiel.
d. Quelle est la trajectoire du
point P par rapport au point
M ?
e. Déterminer la vitesse
instantanée des points M et P
en M9 et P9. Attention à
l’échelle !
f. Représenter les vecteurs
vitesse V(M9) et V(P9)
correspondant. Ne pas
oublier de choisir une échelle
et de la préciser sur le
schéma.
2. Mouvement d’une grande roue : étude de la vidéo granderoue.avi.
On visualisera la vidéo avec le logiciel Regavi. On étudie le mouvement de deux points sur la nacelle : le point vert (qui
sera noté M) et le point noir (noté N). La durée entre 2 images est ici de τ = 100 ms.
On a enregistré image par image la position des points M et N, puis les données ont été exportées vers le logiciel
Regressi (enregistrement ci-dessous).
QUESTIONS :
1. Caractériser les trajectoires du point M et du point N dans le référentiel terrestre. Sont-elles superposables ?
2. Comparer les distances M1M2, M2M3, M3M4 puis N1N2, N2N3, N3N4. Que peut on en déduire sur la nature des
mouvements de M et N ?
3. Déterminer VM(t4) et VN(t4) les vitesses instantanées des points M et N à instants t4.
4. Représenter les vecteurs vitesse VM(t4), VM(t24), VN(t4) et VN(t24). (voir question 2 et 3 pour la valeur des vitesses)
5. Comparer les vecteurs vitesse des points M et N à un même instant.
6. Le vecteur vitesse du point M est-il constant au cours du mouvement ?
50 cm
M1
N1