Physique, chapitre 09

Sciences physiques CH09 Relativité du mouvement dans le sport.
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Chapitre 09
Relativité du mouvement dans le
sport.
I- Mouvement dans le sport.
1)- Choix du système étudié.
2)- Choix du référentiel d’étude.
3)- La relativité du mouvement.
II- Le chronométrage.
1)- Historique :
2)- Exemple :
III- La description du mouvement.
1)- La trajectoire.
2)- La valeur de la vitesse.
3)- La nature du mouvement.
IV- Applications : Correction des exercices
1)- QCM : Pour chaque question, indiquer la
(ou les) bonne(s) réponse(s). QCM Questy
2)- Exercice 5 page 242. Question de
référentiel.
3)- Exercice 6 page 242. La poursuite par
équipe.
4)- Exercice 7 page 244. Championnats du
monde d’athlétisme.
5)- Exercice 12 page 244. La photofinish.
6)- Exercice 13 page 244. Prendre un bon
départ.
En relation avec Phys. CH04 La Relativité du Mouvement (à faire sous forme de TP)

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I- Mouvement dans le sport.
1)- Choix du système étudié.
- On choisi dans un premier temps, l’objet ou un ensemble d’objets dont on veut étudier le mouvement.
- On peut indiquer, la masse de l’objet,
- Exemples : un cycliste, un bobsleigh, le ballon d’une gymnaste, un sprinteur,
2)- Choix du référentiel d’étude.
- Le référentiel Terrestre que l’on utilise pour les mouvements à la surface de la Terre.
- Avant toute étude, il faut préciser le référentiel d’étude.
- On associe un repère d’Espace lié à ce référentiel Terrestre.
- Le plus souvent on choisit le repère d’Espace qui permet de simplifier l’étude du mouvement du
système choisi.
3)- La relativité du mouvement.
- Exemple : Course cycliste : le Tour de France.
- Un photographe a réalisé deux photographies d’une course avec le même appareil et les mêmes
réglages.
- Dans un cas, il suit les coureurs dans une voiture avec la même vitesse v.
- Dans l’autre cas, il et immobile sur le trottoir.
- À quelle situation correspond chacune des photos ?

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- La photo 1 correspond au cas où le photographe est immobile sur le trottoir.
- Le référentiel d’étude est le photographe est immobile par rapport à la Terre.
- Le référentiel dans ce cas est un référentiel terrestre.
- Les coureurs se déplacent à la vitesse v.
- Avec les réglages de l’appareil photo, ils apparaissent flous.
- Il faut dans ce cas raccourcir la durée de prise de vue.
- On peut remarquer que les autres spectateurs qui sont sur le trottoir et qui sont immobiles par rapport au
photographe ne sont pas flous.
- La photo 2 correspond au cas où le photographe est dans une voiture.
- Le référentiel d’étude dans ce cas est la voiture.
- Avec les réglages de l’appareil, les cyclistes ne sont pas flous car ils sont immobiles par rapport à la voiture.
- Alors que les spectateurs qui sont sur le trottoir sont flous car ils se déplacent à la vitesse v par rapport à la
voiture.
- Dans la première situation, l’appareil photo correspond à un référentiel terrestre.
- Suivant le référentiel d’étude, un objet dont on étudie le mouvement peut être immobile ou en mouvement.
II- Le chronométrage.
1)- Historique :
► 1862 : chronographe à aiguilles, précision : 1/5
e
de seconde.
► 1912 : chronographe à aiguilles, précision : 1/10
e
de seconde.
- L’œil humain ne peut distinguer séparément deux évènement 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.
► 1902 : premiers enregistrements électriques précis au 1/100
e
de seconde.
- Ils sont utilisés aux Jeux de Los Angeles en 1932.
- 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
dixième.
► 1952 : affichage au 1/100
e
de seconde au Jeux d’Helsinki.
- Les trois athlètes qui montent sur le podium ne sont séparés que de 4/100
e
de seconde.
► 1967 : Chronométrage au 1/1000
e
de seconde.
- En natation, la mise en place des plaquettes de touche à l’arrivée, couplées à une vidéo permet
d’améliorer grandement la précision.
► 1968 : La photofinish :
- Le système deviendra officiel en 1968.
- Depuis 1973, on sait mesurer les records sportifs au 1/10000
e
de seconde
► 2000 : à Sydney, les caméras étaient capables de fournir en moins de 15 s :
- La photofinish du vainqueur, Son temps personnel, La vitesse du vent, Le temps de réaction au starter

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Photofinish de la finale du 100 m des Jeux de 2008
2)- Exemple :
► Comment chronométrer le plus précisément possible la durée d’un parcours ?
- Pour simuler une descente en bobsleigh, on utilise une balle qui descend sur un plan incliné.
- La balle a été lâchée d’un point O sans vitesse initiale.
- On a tracé deux repères A et B sur le parcours.

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Première méthode : On dispose d’un chronomètre manuel.
- On déclenche le chronomètre lors du passage de
la bille devant le repère A et on arrête le
chronomètre lorsque la bille passe devant le repère
B.
- On réalise 10 fois la même expérience dans les
mêmes conditions.
- On obtient les résultats suivants :
N° t (en s)
1 0,75
2 0,69
3 0,73
4 0,78
5 0,77
6 0,76
7 0,76
8 0,73
9 0,72
10 0,82
- Déterminer la valeur de la moyenne de ces
mesures.
- Quel est l’écart maximal par rapport à la valeur
de la moyenne.
- Déterminer la valeur de l’écart-type de cette série
de mesures.
- Conclusions.
- Valeur de la moyenne arithmétique : t
m
≈ 0,75 s et écart-type : σ ≈ 0,036 s
- Moyenne arithmétique :
- La moyenne arithmétique est le quotient de la somme des valeurs x
i
par le nombre total de valeurs de la liste
est n.
- On écrit :
Écart à la moyenne de chacune des valeurs :
Notation : l’écart à la moyenne de chacune des valeurs est notée :
x
i
0,75 0,69 0,73 0,78 0,77 0,76 0,76 0,73 0,72 0,82
0,751
0,0 -0,06 -0,02 0.03 0,02 0,01 0,01 -0,02 -0,03 0,07
=SUM(B3:K3) = 0,0
Qu’y a-t-il de particulier ? L’écart à la moyenne est un nombre relatif. Cette grandeur est positive,
négative ou nulle.
Était-ce prévisible ?
Pourquoi ? La somme des écarts à la moyenne est égale à zéro.
Les écarts à la moyenne sont des nombres relatifs. On pourrait utiliser les valeurs absolues. On préfère
calculer les carrés des écarts à la moyenne.
0 0,0036
0,0004 0,0009 0,0004 0,0001 0,0001 0,0004 0,0009 0,0049