tp : verification du theoreme de l`energie cinetique

TP : VERIFICATION DU THEOREME DE L’ENERGIE CINETIQUE
I – QU’EST QU’UNE CHUTE LIBRE ?
Situation 1 : Une personne tient une balle et la lâche sans lui donner de vitesse initiale.
1) Faire un schéma de la situation après le lâcher (dessiner la trajectoire suivi
par la balle) et placer la ou les forces appliquées à la balle.
2) A votre avis la balle est-elle en chute libre ?
Situation 2 : Une personne lance une balle horizontalement.
3) Faire un schéma de la situation après le lancer (dessiner la trajectoire suivi
par la balle) et placer la ou les forces appliquées à la balle.
4) A votre avis la balle est-elle en chute libre ?
Conclusion : Quand un solide est-il en chute libre ?
II – ETUDE D’UNE CHUTE LIBRE VERTICALE
1- Paramétrage du logiciel
- Ouvrir le logiciel Généris 5
Fichier : Ouvrir (mes documents ou atelier scientifique)
Type : Tous les fichiers
Choisir le fichier « chute video »
- Etalonnage :
origine : Cliquer sur la balle ; 2 axes rouges apparaissent
Abscisse : cliquer sur le bas du baton d’étalonnage ; bouton gauche toujours appuyer glisser le curseur jusqu’en haut du baton.
Noter à Etalonnage vertical 2m ; cocher les cases « repère orthonormé », « abscisse croissante vers la droite». Valider.
- Paramétrage :
gestion des points mobiles : nombre de point 1
mode de représentation : par rapport à l’origine
- mise en route de l’enregistrement :
cliquer sur la touche « drapeau ». Cliquer sur la balle dans toutes ses positions. Cliquer sur le « point rouge » pour arrêter
l’enregistrement.
2 – Etude des courbes x(t), y(t) et v(t)
- Visualisation du graphique :
Sur la barre d’outil inférieure situé sous l’enregistrement vidéo, cliquer sur « graphique ».
Sur la barre d’outil supérieure cliquer sur X1 et Y1.
- modélisation de la courbe :
Aller dans « affichage : 7.modélisation »
Modélisation de x(t) :
Grandeur à modéliser : X1(t)
Nouvelle grandeur : X1m
Modèles prédéfinis : droite
La courbe se trace arbitrairement.
Cocher les paramètres a, b afin d’ajuster la courbe modélisée à la courbe réelle.
Cliquer sur la touche inférieure gauche : « Modéliser »
Relever a et donner l'équation de la courbe x(t)
x(t) = ……………………………..
D'après l'équation, que pensez-vous du déplacement suivant x ?
…………………………………………………………………………………………………
Modélisation de y(t) :
Grandeur à modéliser : Y1(t)
Nouvelle grandeur : Y1m
Modèles prédéfinis : parabole
La courbe se trace arbitrairement.
Cocher les paramètres a, b et c afin d’ajuster la courbe modélisée à la courbe réelle.
Cliquer sur la touche inférieure gauche : « Modéliser »
donner l'équation de la courbe y(t) = ………………………………………..
Que pensez-vous du déplacement suivant y ? ......................................................……………………….
3 - Etude des vitesses
La vitesse de la balle se décompose en deux parties : - vitesse horizontale suivant x (vx(t))
- vitesse verticale suivant y (vy(t)),
Pour le mouvement étudié, existe-t-il une vitesse vx(t) ? Pourquoi ?
……………………………………………………………………………………………………………………………
Tracé de la courbe vy(t)
- Affichage/traitement des données
- Onglet : dérivée.
Grandeur à dériver : y1m
Grandeur : v1
- Tracer
III – VERIFICATION DU THEOREME DE L’ENERGIE CINETIQUE
La balle a une masse m = 200g.
1- Tracé de la courbe Ec
L'expression de l'énergie cinétique est: Ec = …………..
(avec Ec en J, m en kg et v en m.s-1).
Afficher v1 ; supprimer les autres courbes en cliquant sur leurs icônes au dessus du graphique.
- Onglet : Calcul
Grandeur : Ec
Fonction : 0,1*V1*V1
Unité : J
Recalculer.
2- Relation entre la variation d'énergie cinétique entre deux instants et le travail des forces extérieures appliguées
au système balle.
Calcul de la variation d'énergie cinétique entre deux instants tA et tB
- Visualiser à l'écran la courbe Ec seulement (cacher les autres)
- Sélectionner: Outils/ pointeur;
A l'aide du pointeur repérer sur la courbe les valeurs de l'énergie cinétique relevées à deux instants :
(Entre les instants tA et tB, il doit y avoir au moins 200ms)
tA =………………..
EcA = …………………….
tB =………………..
EcB = …………………….
- Calculer la variation Ec = EcB - EcA = ........................................
Calcul des travaux desforces appliquées à la balle.
Faire un bilan des forces s'exerçant sur la balle : ....................................
Visualiser à l'écran la courbe y1(t) seulement.
Sélectionner : Outils / pointeur ;
A l'aide du pointeur repérer sur la courbe les valeurs de y relevées à deux instants précédents :
tA =………………..
yA = …………………….
tB =………………..
yB = …………………….
- Calculer les travaux des forces entre ces deux instants :
Conclure en donnant le théorème de l'énergie cinétique.