TP09

PHYSIQUE – Terminale S
TP
ETUDE DU MOUVEMENT D’UNE BALLE DANS LE CHAMP DE PESANTEUR UNIFORME.
Objectifs :
- Tracer des vecteurs vitesse et accélération ;
- Vérifier la deuxième loi de Newton ;
Expérience :
Une balle de masse m = 100 g est lancée dans un champ de pesanteur uniforme. Sa vitesse initiale fait un
angle  avec l’horizontale. Cette balle est supposée soumise à une seule force, son poids.
Un enregistrement vidéo est effectué, la durée séparant deux images successives est égale à τ = 40 ms.
Cet enregistrement est exploité à l’aide d’un logiciel adapté et les documents 1 et 2 annexes représentent
 
les positions successives (x, y) du centre de la balle dans le repère (O ; i ; j ) au cours du temps t.
Travail demandé :
1- Déterminer l’échelle des documents 1 et 2.

    
2- Indiquer les caractéristiques des vecteurs vitesses v1 , v3 , v8 , v10 , v13 et v15 respectivement aux
instants t1, t3, t8, t10, t13 et t15. Tracer ces vecteurs sur le document 1 avec pour échelle des vitesses :
1 cm représente 1 m.s-1.
3- Sur le document 2, à l’échelle 1 cm représente 1 m.s-1, tracer les vecteurs variation du vecteur
vitesse v2 , v9 et v14 respectivement aux instants t2, t9 et t14.
 

4- Sur le document 2, tracer les vecteurs accélération a 2 , a9 et a14 respectivement aux instants t2, t9
et t15. On prendra pour échelle pour échelle des accélérations : 1 cm représente 4 m.s-2.
5- En déduire les caractéristiques du vecteur accélération au cours de la chute.
6- Rappeler les caractéristiques du poids de la balle puis montrer que la 2ème loi de Newton est
vérifiée.
Pour aller plus loin :
7- Déterminer, à l’aide des documents ci-dessous, la relation x  f (t ) , appelée 1ère équation horaire
du mouvement. La 2ème équation horaire du mouvement est : y  5t 2  3,28t .
8- En utilisant les lois horaires et la définition du vecteur accélération, déterminer les caractéristiques du
vecteur accélération. Sont-elles en accord avec celles obtenues par détermination graphique à la
question 5 ?
x = f(t)
y = f(t)
PHYSIQUE – Terminale S
Document 1
Document 2