TP de physique

Nom de l’auteur : Mme Pardessus
Etablissement scolaire: Lycée Pierre de Fermat
Courriel : [email protected]
Date : mai 2007
Niveau(x) : TS
Matière : Physique
Type d’activité : TP
Physique
Durée : 2h
Partie du
programme
Titre de
l’activité
Objectifs de la
séance
Item(s) B2i
Matériel
nécessaire
Commentaires
Mécanique
Etude
expérimental
e d’une chute
parabolique
d’une bille à
partir d’un
enregistreme
nt vidéo.
A partir de l’analyse
de la trajectoire
d’une balle de tennis
lancée vers le haut
avec une vitesse
initiale V0 faisant un
angle  avec
l’horizontale,
déterminer à l’aide
de graphes
judicieusement
choisis :
 La valeur de V0 :
valeur de la
vitesse initiale
 La valeur de
l’angle 
 La valeur
expérimentale
de g : intensité
du champ de
pesanteur
 Montrer que
l’hypothèse qu’il
s’agit d’une
chute libre est
validée.
L.1.3
Je sais régler
les
paramètres
d’un logiciel
….
Ordinateur
Webcam
Logiciel Regavi
Tableur
(Regressi)
Ce TP propose une
situation
"déclenchante" :
Comment, à partir de la
vidéo d’une chute
parabolique, déterminer
les caractéristiques de
ce mouvement ? Le
travail expérimental
consiste à utiliser un
logiciel de pointage
(régavi, à tracer et
exploiter des graphes
judicieusement choisis
à l’aide d’un tableur
(Regressi), puis à
confronter étude
expérimentale et
théorique.
Séance :
TS – TP de physique
ETUDE EXPERIMENTALE D’UNE CHUTE PARABOLIQUE D’UNE BILLE A PARTIR D’UN ENREGISTREMENT VIDEO.

II. ÉTUDE THEORIQUE PRELIMINAIRE- Rédaction individuelle relevé au bout de 15 min -
On se place dans un repère d’étude plan R(O x, y) avec un axe, Oy, vertical dirigé vers le haut et un axe, Ox, horizontal, ce
plan contient le vecteur vitesse initiale
0V
. On supposera que la chute de la balle de masse m est libre.
1. Déterminer les caractéristiques du vecteur accélération
a
2. Établir les expressions littérales de Vx et Vy en fonction du temps t puis de x et y en fonction du temps t (équations
horaires).
3. Établir l’équation cartésienne du mouvement.
Les expressions obtenues seront écrites au tableau, une fois ce travail relevé, afin de pouvoir exploiter correctement l’étude
expérimentale à partir de ces expressions.
III. TRAVAIL EXPERIMENTAL. Travail par équipe de 2 ou 3
 Filmer avec une webcam (à 1/15 s) le mouvement de chute d’une balle de tennis lancée vers le haut avec une vitesse
initiale V0 faisant un angle  avec l’horizontale (fichier AVI « parabol1 »)
 A l’aide du logiciel REGAVI, faire le pointage des différents points : Au préalable fixer l’origine du repère d’étude (O,
x, y) avec un axe vertical dirigé vers le haut et définir l’échelle à partir de la règle de hauteur 1,0 m
 Importer vers REGRESSI. On obtient un tableau de données avec y1, x1 et t
 Créer les grandeurs Vx et Vy
IV. EXPLOITATION. A rédiger par équipe de 2 ou 3
1. Exploitation des données obtenues sur REGRESSI
 Faire apparaître les graphes nécessaires pour déterminer, V0, l’angle  et g (choisir uniquement ceux qui conduisent à une
modélisation linéaire) puis les modéliser grâce à l’outil « modélisation » de REGRESSI. Imprimer
a- Noter sur votre compte rendu : les graphes étudiés, les modélisations effectuées et les résultats obtenus.
b- En déduire les valeurs expérimentales de V0, l’angle et g en justifiant avec soin votre raisonnement. Commenter la
valeur de g obtenue
2. Analyse de la trajectoire
 Tracer le graphe représentant la trajectoire y = f (x) du mouvement.
 Faire apparaître les vecteurs vitesses et accélérations pour quelques points de la courbe avant le sommet, au sommet et
après le sommet (pour cela dans REGRESSI, ouvrir la boite de dialogue Y/X, cliquer sur mécanique et vecteurs vitesse et
accélération, dans option choisir quelques points, faire apparaître la courbe de la trajectoire et pointer 4 points à étudier).
Imprimer après vérification par le professeur.
 A l’aide l’outil « modélisation » de REGRESSI, modéliser l’équation de la trajectoire et montrer que l’on peut ainsi
retrouver les valeurs de V0 et de l’angle  (prendre g = 9,8 m.s-2)
a- Quelles sont les caractéristiques du vecteur vitesse au sommet ?
b- Noter les résultats de la modélisation de la trajectoire et montrer que l’on peut ainsi retrouver les valeurs de V0 et de
l’angle
3. Étude énergétique
a- Donner les différentes formes d’énergie : énergie cinétique Ec, énergie potentielle de pesanteur et d’énergie totale à
partir des données expérimentales.
 Faire calculer leurs valeurs au cours du temps à l’aide de REGRESSI.
 Tracer les courbes correspondantes et imprimer.
I. OBJECTIFS : A partir de l’analyse de la trajectoire d’une balle de tennis lancée vers le haut avec une vitesse initiale V0
faisant un angle  avec l’horizontale, déterminer à l’aide de graphes judicieusement choisis :
 La valeur de V0 : valeur de la vitesse initiale
 La valeur de l’angle 
 La valeur expérimentale de g : intensité du champ de pesanteur
 Montrer que l’hypothèse qu’il s’agit d’une chute libre est validée.

b- Décrire l’évolution temporelle de ces trois formes d’énergie et commenter.
c- Pourquoi peut-on affirmer que la chute étudiée est bien libre ?