Conservation de l`énergie mécanique d`un solide en chute libre A l

Conservation de l’énergie mécanique d’un solide en chute libre
Objectif : Montrer que l’énergie cinétique peut se transformer en énergie potentielle de pesanteur et réciproquement et qu’elle se conserve.
A l’aide du logiciel Latispro, vous allez repérer les positions d’une balle lancée dans une direction quelconque. Puis,
vous calculerez la valeur de sa vitesse pour accéder à son énergie cinétique, son énergie potentielle de pesanteur puis
enfin la somme de ces deux énergies appelées énergie mécanique. Enfin vous tracerez le graphique représentant ces
trois énergies en fonction du temps.
A- Solide en chute libre (chute verticale)
I- Préliminaire
On désire vérifier que l’énergie mécanique d’un solide en chute libre lancé avec une vitesse initiale non nulle se
conserve.
→ Quand dit-on qu’un solide est en chute libre : ………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………
II- Repérage des positions de la balle
• Démarrage du logiciel
→ Ouvrir le logiciel Latispro se trouvant sur le Bureau de votre ordinateur.
→ Lire le clip vidéo correspondant : vidéo nommée lancer_verti
• Initialisation du système : menu Etalonnage
- Origine : pointer l’origine sur la première position de la balle ;
- Orientation des axes : Vérifier que l’axe des abscisses est bien dirigé vers la droite
- Echelle (s) : entrer l’échelle.
→ Cliquer sur la balle pour repérer ses positions.
III- Exploitation des mesures
1) Calcul de la vitesse instantanée de la balle
Créer une nouvelle grandeur dans le tableur, où vous allez faire calculer au logiciel la composante horizontale
Vx de la vitesse de la balle pour les positions possibles.
Vx = ……….
Faire de même pour la composante verticale Vy.
Vy =………….
Enfin créer une colonne dans laquelle vous demanderez au logiciel de calculer la valeur V de la vitesse de la balle.
V = …………………..
2) Calcul des différentes formes d’énergie
On rappelle que la balle a une masse m = 0,1 kg.
Créer une nouvelle colonne dans laquelle vous ferez calculer l’énergie cinétique Ec de la balle au logiciel.
(Ec)
i
= ………………….
Créer une nouvelle colonne dans laquelle vous ferez calculer l’énergie potentielle Ep de la balle au logiciel.
(Ep)
i
=………………….
Enfin dans une dernière colonne faire calculer l’énergie mécanique de la balle Em = Ec + Ep.
(Em)
i
=………………….
3) Exploitation de ces calculs
On veut tracer le graphique représentant les différentes formes d’énergie précédemment calculées en fonction du
temps. Pour cela :

• Faites glisser grandeurs dans la fenêtre courbe pour voir les
3 courbes
• Faites attention à ce que les énergies soient bien en fonction
du temps
• Décocher les cases Zéro Y identiques et Axes
orthonormées
Faites un clic droit pour créer un commentaire puis à nouveau
pour copier le graphique que vous pourrez coller dans un
document word.
4) Bilan
a) Que constate-t-on pour l’énergie mécanique de la balle ?............................................................................................
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………
b) Que se passe-t-il entre les deux formes d’énergie Ep et Ec au cours du mouvement de la balle ?..................................
............................... ……………………………………………………………………………………………………..
c) Est-ce toujours le cas pour un projectile en interaction avec la Terre ?...........................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………......
B- Solide en chute libre (chute parabolique)
Ouvrir cette fois-ci le fichier Chutepara
Recommencer comme précédemment (attention à l’échelle et aux axes)
Définir à nouveau les 3 énergies sachant que la masse de la balle est de m = 0,06 kg
a) L’énergie mécanique se conserve-t-elle ?............................................................
b) Dépend-t-elle de la direction de la vitesse initiale ?...........................................
C- Pour aller plus loin
Ouvrir le fichier rebond 1
Refaites la nouvelle série de mesure (attention à l’échelle et aux axes)
Calculer L’énergie cinétique, potentielle et mécanique sachant que la masse de la bille est de m = 0.02 kg
a) Quelle est le mouvement de la balle ?.................................................................
b) Que ce passe-t-il pour l’énergie cinétique au cours du mouvement ?.........................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………….
c) Et pour l’énergie potentielle ?.........................................................................................................................................
d) Comment est alors l’énergie mécanique ?......................................................................................................................
Vous pouvez faire un copier du graphique et l’ajouter au document word