CHUTE LIBRE ou PAS

CHUTE LIBRE ou PAS
TP MOUVEMENT ET REFERENTIEL
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SITUATION
Une boule est lâchée d’un vélo
roulant sur une route
horizontale à vitesse
constante.
A Prévision du mouvement :
Quel est le SYSTEME étudié ?
Dans quel référentiel décrit-on le
mouvement et quelle est la
nature du mouvement dans
chaque cas ?
B Vérification à l’aide d’une acquisition vidéo
Ouvrir le logiciel avimeca ( mes espaces/logiciels réseau/phy/ logiciels/avimeca/avimeca2.exe
Fichier/ouvrir : velo2.avi puis clip/adapter et OK.
Etalonnage :
Cliquer sur l’onglet étalonnage puis échelle. Sur l’image la règle blanche fait 2m. Entrer 2 dans la zone de texte, puis
cliquer sur le haut de la règle. Cliquer ensuite sur 2ème point à droite puis cliquer sur le bas de la règle.
Cliquer sur ‘origine et sens des axes’ .choisir les axes orientés vers la droite et vers le haut Faire défiler le clip jusqu’à
l’image 14 à l’aide de
puis cliquer sur le milieu de la boule pour placer l’origine de l’axe à l’endroit où la boule est
lâchée.
Mesures
-Cliquer sur l’onglet mesures puis en bas fixer point/image à 2. (Nous allons ensuite relever sur chaque image la position
de la boule qui sera le point 1 et la position du centre de la roue arrière qui sera le point 2. )
-Fixer l’origine du temps à l’image 14
Placer le pointeur sur la position initiale de la balle. Valider en cliquant sur le bouton gauche de la souris. Un couple de
valeurs (x1 ; y1) s'affichent dans le tableau de droite. Placer le pointeur sur le moyeu de la roue arrière. Valider en
cliquant sur le bouton gauche de la souris. Un couple de valeurs (x2 ; y2) s'affichent dans le tableau de droite. Une fois
ces 2 points acquis, continuer pour chaque image jusqu’à ce que la balle touche le sol.
Graphiques
On exporte les mesures vers Excel : fichier/mesures/copier dans le presse
Méthode pour tracer un graphique :
papier/les mesures. Ne pas fermer Avimeca et ouvrir Excel. Dans Excel : clic
-Sélectionner les colonnes concernées y
droit dans la première cellule puis coller.
compris les titres. (Si les colonnes ne sont
Mouvement de la balle dans le référentiel terrestre :
pas contiguës, appuyer en même temps sur
Tracer x1= f(t) puis demander l’équation
la touche Ctrl)
Tracer y1= f(t) puis demander l’équation
- cliquer sur assistant graphique puis choisir
Tracer y1= f(x1)
nuages de points
Mouvement du centre de la roue :
- renseigner les noms des axes et le titre.
Tracer x2 et y2 = f(t) sur le même graphique. Demander l’équation de x2 = f(t)
Mouvement de la balle dans le référentiel vélo
Pour cela, il suffit de tracer y1 en fonction de x1-x2.
Méthode pour avoir l’équation modélisée par
-Rajouter une colonne x1-x2 rajouter l’unité : m.
ordinateur :
-Entrer la formule = (clic dans cellule en face ou se trouve la valeur de x1) –
-clic droit sur un point, ajouter une courbe
(clic dans cellule en face ou se trouve la valeur de x2) puis valider.
de tendance. Choisir selon les cas droite ou
-recopier la formule vers le bas (en tirant le bas du coté droit de la cellule)
polynome d’ordre 2 puis dans options :
- copier la colonne y1 et la coller à droite de celle de x1-x2.
afficher l’équation.
- Tracer y1= f(x1-x2)
QUESTIONS
1- Référentiels :
a. Quels sont les graphes représentant la trajectoire de la balle dans le référentiel terrestre ? dans le
référentiel vélo ?
b. Retrouve t-on exactement ce qui était prévu dans le référentiel vélo ? Trouver une raison logique.
2- Vitesse du vélo :
a. Graphe x2=f(t). Remplacer dans l’équation donnée par Excel les y et les x par les vrais noms de
variable. Montrer que la constante numérique représente la vitesse du vélo dans le référentiel terrestre .
b. En déduire la nature du mouvement du vélo.
3- Décomposition du mouvement de la balle dans le référentiel terrestre :
a. Ecrire l’équation de x1 =f(t) donnée par Excel en écrivant les vraies variables.
b. Quelle est donc la vitesse horizontale de la balle ? Comparer avec celle du vélo cela est-il normal ?
justifier. Quelle est la nature de son mouvement horizontal.
c. En observant le graphe y1= f(t) , que peut-on dire de la vitesse verticale de la balle ? Quel est la nature
de son mouvement vertical
4- Forces appliquées :
a. Si on néglige les frottements de l’air, quelle est la seule force appliquée à la balle pendant sa chute ?
Donner ses caractéristiques ( direction, sens et valeur ) La masse de la balle en mousse est m = 33
grammes et l’accélération de la pesanteur est g = 9.81 m/s².
b. Rappeler le PRINCIPE D’INERTIE. Est-il vérifié dans les deux cas du mouvement vertical et horizontal de
la balle.
5- Utilisation du graphique y1= f(x1) :
a. Projeter la position des points de mesures sur l’axe vertical et sur l’axe horizontal
b. Vérifie t-on que la vitesse est constante sur l’axe horizontal et retrouver sa valeur (déterminée question
4-b) sachant que entre chaque point il s’écoule 0.04s.
c. A l’aide de la projection verticale, que peut-on dire de la vitesse surtout au début du mouvement.
d. Vers la fin du mouvement la vitesse verticale continue t-elle toujours à augmenter ? Trouver une raison
à cette observation.