Mouvement: distance et temps

Le sport: sport et mouvement
Mouvement: distance et temps
I) Relativité du mouvement
1) Référentiel: Solide sur lequel on se base pour réaliser l'étude du mouvement.
Dans la partie précédente, on a défini trois référentiels importants:
Référentiel héliocentrique:
Référentiel géocentrique:
Référentiel terrestre:
Dans le cas du thème abordé ici, quel référentiel privilégiera-t-on?
2) Repère
La position d'un point doit être repérée par des coordonnées. On peut utiliser différents systèmes de repères.
Repère cartésien:
Repérer le point G de coordonnées
x = 2; y = 3 dans le repère cartésien
suivant:
Repère géographique:
Déterminer approximativement les coordonnées de Paris sachant
que les méridiens et parallèles représentés ici sont séparés de 10°:
Equateur
Données Google Earth: 48° 50' N et 2° 20' E

Le sport: sport et mouvement
3) Relativité du mouvement:
Lors d'une compétition d'avirons, quel est le mouvement de la proue de l'embarcation?
Vu depuis la rive:
Vu depuis le bateau d'un concurrent:
4) Trajectoire
Ensemble des points décrits par le solide au cours de son mouvement.
Si la trajectoire est une portion de droite, le mouvement est qualifié de , si il s'agit
d'une portion de cercle (ou d'un cercle entier), le mouvement est qualifié de , s'il
est question de parabole, le mouvement est qualifié de .
La photographie ci-dessous a été réalisée en laissant l'objectif d'un appareil photo ouvert la nuit aux abords
d'une autoroute.
Cette photographie permet elle d'affirmer que des voitures se sont télescopées?
Quelle autre grandeur
physique doit nécessairement
être prise en compte lorsqu'on
décrit un mouvement?
II) Vitesse d'un point
1) Vitesse moyenne
Les 20 et 21 mai 1927, l'américain Charles Lindbergh est le premier à traverser
l'atlantique en avion à bord du "Spirit of St Louis". L'exploit sera réalisé en 33
h 30 min pour une distance de 5840 km.
Calculer la vitesse moyenne de l'avion de Lindbergh en km.h-1.

Le sport: sport et mouvement
A 22 h 29 min 17 s GMT, le lundi 7 février 2005, la britannique Ellen
Macarthur, à bord du trimaran "B&Q Castorama" de 75 pieds (23 m), coupe la
ligne d'arrivée située au large du phare du Creac'h à Ouessant et boucle ainsi
son tour du monde en solitaire après 71 jours 14 h 18 min et 33 s de mer,
battant ainsi le record détenu jusque là par Francis Joyon (72 jours 22 h 54 min
et 22 s).
Ce dernier prendra sa revanche en 2008 en bouclant le tour du monde en 57
jours 13 h 34 min et 06 s à bord du trimaran IDEC (95 pieds).
Quand à Ellen Macarthur, elle avait alors parcouru 27000 milles soit 50000 km.
Calculer la vitesse moyenne du trimaran "B&Q Castorama" en km.h-1.
Le "Spirit of St Louis" et le "B&Q Castorama" ont-ils été tout le temps à la même vitesse?
 Spirit of St Louis:
 B&Q Castorama:
Conclusion:
La définition d'une vitesse moyenne n'est pas suffisante pour rendre compte du comportement réel du
mobile.
Il faut donc évaluer cette vitesse à chaque instant.
2) Vitesse instantanée
La vitesse instantanée est calculée comme étant la vitesse moyenne sur une petite durée et donc sur un petit
déplacement.
On utilise pour cela des enregistrements réalisés à l'aide de palets autoporteurs, des vidéos et un logiciel
d'exploitation ou des chronophotographies.
 Chronophotographie:
Sur une unique plaque photo sont superposés des clichés pris à
intervalles de temps réguliers Δt.
Comparer la trajectoire du pied droit du sauteur et celle de son
bassin.
On se limitera à l'étude du mouvement du centre d' du solide.
 Palets autoporteurs
Les palets autoporteurs sont constitués d'un moteur soufflant de l'air afin de
réduire les forces de frottement avec le support. C'est pour cela qu'on parle
aussi souvent de table à coussin d'air.
Un dispositif permet d'envoyer des impulsions électriques à intervalles de
temps réguliers Δt, ce qui aura pour conséquence de laisser une trace sur une
feuille de papier.
On aura ainsi une idée de la trajectoire mais on va aussi pouvoir calculer des
vitesses instantanées.

Le sport: sport et mouvement
3) Exploitation d'un enregistrement
Le document ci-dessous est la reproduction à l'échelle de l'enregistrement du mouvement d'un palet
autoporteur lancé sur une table inclinée.
 Nommer tous les points M0, M1, M2, etc… sur l'enregistrement.
La vitesse instantanée au point M2 sera donnée par la relation v2 = 
 A l'aide d'une règle, mesurer les distances M1M2 et M2M3.
 Calculer v2 en m.s-1.
 De la même manière, déterminer v9 et v17.
Conclusion:
4) Mesure du temps
Quel instrument utilise-t-on pour mesurer le "temps" d'un athlète courant un 100 m? Comment procède-t-on?
 Karl et Nicolas courent ensemble un 100 m.
Karl arrive premier avec un temps de 9,8 s et Nicolas second avec un temps de 11,3 s.
Les chronomètres utilisés en EPS permettent ils de différencier les temps des deux athlètes?
 Karl est sélectionné pour les JO et se retrouve en compétition avec Usain.
Les temps des athlètes sont respectivement de 9,99 s et 9,69 s.
Peut-on obtenir de tels résultats avec les chronomètres cités plus haut?
Quel facteur humain fait qu'il n'est pas possible d'homologuer une performance de cette manière?
t0
Δt = 40 ms