AE_C00_chute verticale dune bille - leprof

Activité
Expérimentale
Chute verticale d’une bille
Partie I : CHUTE VERTICALE D'UNE BILLE D'ACIER DANS L'AIR
● Exploitation d'un document vidéo
Ouvrir le logiciel LatisPro. Dans Edition/Analyse de séquences vidéos, cliquer sur l’onglet fichier.
Ouvrir le fichier : Bille_1_air.avi. Visionner le film, puis revenir au début (<<)
ou cliquer sur
(lecture de séquences AVI) et charger le fichier « Bille_1_air.avi ».
Sélection de l’origine : choisir la position initiale de la bille
Sélection de l’étalon: avec la souris, tracer un trait de la longueur de la règle, entrer la valeur 0,507m.
Mesure : Cliquer sur sélection manuelle des points. Cliquer sur la position initiale de la bille: le
logiciel enregistre les coordonnées de la bille dans le tableau et le film avance automatiquement d'une
image. Cliquer sur la seconde image ....jusqu'à la dernière image. Fermer la fenêtre.
Cliquer sur le bouton « liste des courbes », renommer Mouvement Y en h (pour hauteur de chute),
ouvrir le tableur (F11), faire glisser h sur la première colonne du tableur ; double clic sur le nom de la
colonne pour faire apparaître le temps.
Vérifier que le premier point correspond à l'origine de l’axe (h = 0,00) et des dates (t = 0,00).
● Etude des courbes expérimentales
1- hauteur de chute.
Visualiser le graphique h=f(t). La hauteur de chute h(t) est-elle proportionnelle au temps ? Justifier.
2- vitesse :
2.1- Quelle relation doit-on écrire pour calculer la valeur de la vitesse vn du point Mn, à partir des
valeurs hn+1 et hn-1 et des dates tn-1 et tn+1 ? Faire l'application numérique pour v4.
2.2- D’autre part, la vitesse est la dérivée de la hauteur de chute. A partir du graphique h=f(t), calculer
la dérivée (traitements/calculs spécifiques/dérivee) de h. Renommer cette grandeur : v.
Faire glisser v depuis la liste des courbes vers le tableur pour afficher les valeurs. Vérifier qu’on
retrouve la valeur calculée pour v4.
2.3- Tracer le graphe v=f(t). Quelle est l’allure de ce graphe ? Faire une modélisation linéaire. En
déduire le coefficient directeur de cette droite.
2.4- Comparer la pente à la valeur g = 9,81 m.s-2. Ecart relatif. Donner l'expression de v(t) en fonction
de g et t.
2.5- Que représente la pente du graphe v(t) ? En déduire la valeur de l'accélération du solide et la
nature du mouvement.
2.6- Étude théorique: définir une chute libre. Appliquer la deuxième loi de Newton et déterminer
l'expression du vecteur accélération a de la bille.
2.7- La bille d'acier est-elle en chute libre ? Justifier.
Fermer le fichier Latispro.
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Partie II : CHUTE VERTICALE D'UNE BILLE D'ACIER DANS DU GLYCEROL DILUE
● Exploitation d'un document vidéo
Le fichier à étudier se nomme: Bille_glycerol_dilue.avi
Procéder comme précédemment ; l’étalon est repéré par deux traits sur le tube vertical correspondant à
0,050 m
Cliquer sur le bouton « liste des courbes », renommer Mouvement Y en h (pour hauteur de chute),
● Etude des courbes expérimentales
1- Etude du graphe v(t) – Vitesse limite
1.1- Graphique v(t).
Afficher le graphique h(t), calculer la dérivée de h, et la renommer v. Afficher le graphique v(t).
Le graphe présente deux régimes dans le mouvement de la bille: le régime transitoire et le régime
permanent. Sur le graphe v(t), indiquer la délimitation dans le temps des deux régimes.
1.2- Tracer l’asymptote horizontale de v(t) : Clic droit que le graphique pour tracer une droite.
Déterminer alors sur le graphe la valeur de la vitesse limite, notée vlim. Reporter cette valeur dans le
compte rendu.
1.3- Tracer sur le graphe v(t) la tangente à l'origine (avec une bonne approximation elle est assimilable
à la droite joignant l'origine et le premier point de mesure). Elle coupe l'asymptote v = vlim au point P à
la date t =.
2- Étude du régime permanent:
2.1- À partir de l'allure de v(t) dans le régime permanent, indiquer quelle est la nature du mouvement.
2.2- Quelle est la valeur de l'accélération ? Donner alors une expression pour la valeur de la force F.
3- Étude du régime transitoire:
3.1- En analysant l'évolution de la pente du graphe v(t), comment évolue l'accélération a(t) de la bille?

3.2- La bille est soumise a son poids P de valeur P = m.g et une force de sens opposé au vecteur
vitesse de la bille. Faire un schéma. Appliquer la deuxième loi de Newton et montrer que la valeur de

la force exercée par le fluide est F = m.(g – a). Comment évolue la valeur de F au cours du
mouvement ? Justifier.
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