Mouvements et temps du sportif

Mouvements et temps du sportif
Activité de découverte : Servir au tennis
On prend l’exemple d’un joueur de tennis au service. On souhaiterait
connaître les interactions qui s’exercent sur la balle au moment du
service.
1- Quel système est étudié dans le cas présent ?
2- Quelles sont les interactions qui s’exercent que la balle.
Quelle grandeur vous paraît le mieux appropriée pour
décrire ces interactions.
3- Représenter par des flèches sur le schéma les
interactions s’exerçant sur la balle.
4- Quels sont les interactions si maintenant le système est
la raquette ?
Activité : Interactions exercées sur une boule
On considère une boule de masse m = 200 g posée sur le sol, elle subit deux forces :
Données : g = 9,8 N.kg
-1
1. Définir le système et nommer les deux forces qui s’exercent.
2. Montrer que la valeur du poids est de 2,0 N.
3. Représenter le poids sur le schéma en prenant comme échelle : 1 cm ↔ 1 N.
Le poids d’application de la source est le centre de la boule.
4. Représenter la force
R
qui a la même valeur que le poids (2,0 N) de manière à empêcher la
boule de tomber. Le point d’application est le point de contact entre le sol et la boule.
Activité : Palet du hockey sur glace
Au hockey sur glace, un joueur fait tourner un palet autour de lui à
l’aide de sa crosse. On a représenté à intervalle de temps régulier, le
mouvement vu de dessus du palet.
1. Quels sont le système d’étude ? Définir également le référentiel
d’étude.
2. Quelles sont les forces qui s’exercent sur le palet ?
3. Expliquer pourquoi le palet a un mouvement circulaire ?
4. Quel serait son mouvement si le joueur arrêter d’intervenir avec sa
crosse ?
Activité : Mouvement d’une balle de ping-
pong
On étudie le mouvement d’une balle de ping-
pong après un rebond sur la table à partir du
sommet de sa trajectoire.
On négligera les frottements et la poussée
d’Archimède dans tout l’exercice.
Données : m
balle = 2,3 g ; g = 9,8 N.kg-1.
1- Préciser le système étudié et le référentiel
d’étude.
Horizontale
Verticale
9
ACTIVITÉS

2- Quelle est la seule force qui s’applique sur la balle ? Donner ses caractéristiques.
3- Projeter ce mouvement sur l’axe horizontal et sur l’axe vertical. Que constatez-vous ?
4- Sur quel axe les forces s’exercent-elles ?
5- En utilisant le principe d’inertie, interpréter le mouvement observé.
Activité de découverte : le chronométrage sportif de 1731 à nos jours
Dans de nombreux sports, la précision du chronométrage est capitale, tant
pour départager des concurrents que pour homologuer des records.
Comment la précision du chronométrage sportif a-t-elle évolué dans le
temps?
Sur les pentes du mont Olympe, les Grecs de l’Antiquité ont invente à la fois
le dieu du temps – Chronos- et les Jeux olympiques. Mais ils se moquaient
de mesurer la vitesse de leurs athlètes, pour ne s’intéresser qu’à la victoire,
preuve de faveur divine.
• Les premiers chronométrages
En 1731, lors d’une course de chevaux en Angleterre on a pu mesurer pour
la première fois un temps sportif en seconde. Le chronographe à aiguilles est inventé au début du
XIX
e
siècle. En 1862, il permet d’obtenir une mesure précise au 1/5
e
de seconde.
En 1896, à Athènes, lors des premiers Jeux olympiques, le 100 mètres est remporté par Thomas
Burke en 12,0 s. Un cinquième de seconde le sépare du second. La précision du chronométrage
au 1/5
ème
de seconde devient insuffisante.
Le chronométrage manuel au 1/10
e
de seconde est utilisé à partir de 1912.
• Le dixième, puis le centième de seconde
L’œil humain ne peut distinguer séparément deux événements que s’ils sont séparés d’au moins
1/10
e
de seconde.
C’est donc la meilleure précision que l’on peut obtenir avec un chronométrage manuel.
Les premiers enregistrements électriques précis au 1/100
e
de seconde datent
de 1902.
Couplés à des caméras, ils sont utilisés aux Jeux de Los Angeles en 1932.
Cependant, les performances restent affichées au 1/10
e
de seconde, la
précision de l’enregistreur au 1/100
e
ne sert qu’à départager les coureurs qui
arrivent dans le même 1/10
e
. Ainsi, aux jeux de Berlin, en 1936, le temps de
Jesse Owens au 100 mètres est mesuré au 1/10
e
de seconde.
Pour le 100 m, l’affichage au 1/100
e
de seconde apparaît en 1952 lors des
Jeux d’Helsinki. Les trois athlètes qui montent sur le podium ne sont alors
séparés que de 4/100e de seconde.
• L’indispensable précision
En natation, le chronométrage manuel a été utilisé plus longtemps. Lors du 100 m nage libre des
Jeux de Rome, en 1960, le chronométrage manuel montre ses limites : les juges ne sont pas
d’accord sur le temps et le nom du vainqueur. En 1967, la mise en place des plaquettes de touche
à l’arrivée, couplées à une vidéo et au chronométrage au 1/1000
e
de seconde permet d’améliorer
grandement la précision.
Ce dispositif est utilisé pour départager l’Américain McKee et le Suédois Larsson aux 400 m 4
nages des Jeux de Munich en 1972. Deux millièmes de seconde les séparent à l’arrivée. Les
partisans de l’Américain ont mis en cause l’épaisseur de la peinture sur le mur d’arrivée du couloir
de Larsson pour revendiquer la victoire, en vain !
Pour les 15 km à ski de fond des Jeux de Lake Placid, en 1980, le chronométrage donne au
Suédois Thomas Wassberg une avance d’un centième de seconde sur le Finlandais Mieto, soit
l’équivalent de 55 millimètres d’avance pour une course qui en comptait 150 millions!
• La photofinish
Le système de la photofinish deviendra officiel en 1968. Elle est parfois nécessaire pour classer
les concurrents, par exemple les sprinteurs lors de l’arrivée d’une course, Pour réaliser une «
photofinish », on utilise une caméra fixe, couplée à un ordinateur et placée sur la ligne d’arrivée.
Chronographe
à aiguilles
Pistolet de
starter

Cette caméra est capable de prendre 1 000 images par seconde. De chaque image, on ne garde
qu’une bande verticale, centrée sur la ligne d’arrivée dont la largeur n’est que d’un pixel. De
l’image suivante, prise 1/1000
e
de seconde plus tard, on ne garde que la même bande que l’on
vient placer à gauche de la bande précédente et ainsi de suite. Une photofinish est donc une
représentation temporelle de ce qui se passe sur la ligne d’arrivée. C’est pourquoi l’allure des
objets ou des concurrents peut être déformée sur une photofinish.
Finale du 100 m des jeux de 2008, Usain Bolt est loin devant. La photofinish permet de séparer les
suivants.
1- Que met en évidence la phrase en gras ?
2- En 1972, Larsson a parcouru les 400 m de sa course en 4 min 31,981 s.
a- Quelle a été la valeur de sa vitesse lors de cette course ?
b- À quelle distance équivaudrait une erreur de 1/1 000
e
de seconde dans cette épreuve
sportive ?
3- Usain Bolt a remporté la finale du 100 m aux JO en 2008 et battu en même temps le record du
monde.
a- Quel est le temps lu de Usain Bolt, sur la photofinish ? Comparer avec le temps officiel.
b- Peut-on déterminer à l’œil nu la place des suivants ? Pourquoi ?
c- Quelle est la précision du temps officiel affiché pour chaque chronométrage ?
d- Pourquoi cette précision a-t-elle remplacé le 1/10
e
de seconde ?
Activité : Grand prix de formule 1
Jenson Button a remporté le grand prix de Chine 2010 en 1 h 46 min 42,163 s. la longueur du
parcours était 305,256 km.
1- Quelle est la précision du chronométrage ?
2- Quelle est la précision sur la mesure de la longueur du parcours ?
3- Quelle est la valeur de la vitesse de Button sur l’ensemble du parcours ?