ETUDE D’UN MOUVEMENT DANS LE CHAMP DE PESANTEUR UNIFORME

Objectif : Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour étudier un mouvement.

I- Etude expérimentale : Une balle a été lancée avec une vitesse 0v

faisant un angle avec l’horizontale. Le

mouvement a été enregistré avec une webcam.

1- Acquisition des données avec le logiciel Aviméca :

Appeler le professeur pour valider l’étalonnage et les mesures

APP S’approprier le logiciel 0 1 2 3 J’ai réussi si les consignes ont bien été suivies (axes et l’échelle correctement choisis, mesures correctement effectuées)

2- Traitement des mesures:

Appeler le professeur pour valider les modélisations de la trajectoire y = f(x) et des vitesses vx et vy

REA Construire des graphiques 0 1 2 3 J’ai réussi si les graphes comportent les axes avec grandeurs et unités et si les équations des courbes modélisées sont affichées.

II- Exploitation :

1. Donner les coordonnées ax et ay de l’accélération du centre

d’inertie de la balle au cours du mouvement.

2. Comparer la valeur absolue de la coordonnée ay avec celle de l’accélération de la pesanteur g (9,81 m.s-2

) en calculant

l’écart relatif -

. Le mouvement de la balle peut-il être modélisé par une chute libre ?

3. Déterminer les conditions initiales du lancer, à savoir la valeur de la vitesse initiale v0 et celle de l’angle que fait cette

vitesse avec l’horizontale.

Appeler le professeur pour valider les conditions initiales du lancer

REA Exploiter une relation – Effectuer un calcul 0 1 2 3 J’ai réussi si j’ai déterminé les valeurs de vo et

Info 1 : vx(t) = ax t + v0x et vy (t) = ay t + v0y

Info 2 : Un système est en chute libre s’il n’est soumis qu’à son poids soit si ax = 0 et |ay| = g

Info 3 : v0x = v0 cos v0y = v0 sin ; v0 =

* Ouvrir avec Aviméca le clip vidéo « mouvement parabolique – balle rouge» * Adapter la taille de l’image. * Faire défiler le clip image par image pour décider celle qui sera prise pour origine des axes et des dates (balle visible et libérée de l’action de la main du lanceur). * Sur cette image « origine », choisir le centre d’inertie de la balle comme origine O des axes, l’axe x’x étant horizontal et orienté vers la droite et l’axe y’y vertical et orienté vers le haut. * Étalonner très soigneusement l’écran (même échelle pour les deux directions). * Choisir comme origine des dates (t = 0) l’image prise comme image « origine ». * Pointer les images jusqu’à la fin du mouvement dans l’air. (à t = 0, x = 0 et y = 0)

* Exporter les mesures dans le presse-papier. (Mettre ce document Aviméca en réduction au bas de l’écran)

Ouvrir Excel ; un simple Coller affiche le tableau des mesures t(s), x(m), y(m) à l’endroit souhaité. A partir d’Excel :

* Afficher le graphe (nuage de points avec marqueurs uniquement) de la trajectoire y = f(x) de la balle en tant qu’objet sur la feuille 2.

* Y faire figurer la courbe de tendance avec l’équation (choisir la bonne modélisation).

* Calculer vx(t) =

et vy(t) =

et afficher sur le même graphique les courbes vx(t) et vy (t) en

tant qu’objet sur la feuille 2. * Dans chaque cas, y faire figurer la courbe de tendance avec l’équation (choisir la bonne modélisation).

Imprimer les graphes de la feuille 2, après accord du professeur.