Lycée Paul Cézanne – 2005 - TP Physique n°7 RELATIVITE DU MOUVEMENT · 2005. 5. 1. · Lycée...

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Lycée Paul Cézanne – 2005 - TP Physique n°7 RELATIVITE DU MOUVEMENT OBJECTIF: Montrer que le mouvement d'un mobile dépend de l'observateur. I UN BUS EN MOUVEMENT Un bus roule lentement dans une ville. Alain (A) est assis dans le bus. Brigitte (B) marche vers l'arrière du bus pour faire des signes à Claude (C) qui est immobile sur la route. Brigitte marche pour rester constamment à la hauteur de Claude. (Voir schéma). 1) Copier sommairement le schéma ci-contre puis copier le tableau. 2) Remplir le tableau avec les mots "en mouvement" "pas de mouvement" en se posant la question: "X est-il en mouvement par rapport à Y ?" A B C Bus A B C Bus Route 3) Pour un même objet X, les réponses sont-elles toutes identiques ? Pourquoi ? 4) "Le solide de référence par rapport auquel on étudie le mouvement d'un mobile est appelé référentiel". Copier la phrase précédente. Construire une phrase dans laquelle interviennent les mots "référentiel d'étude", "dépend", "choisi", "mouvement" , "mobile". II MOUVEMENT D'UNE VALVE DE ROUE DE VELO Fixer avec du scotch, une bande de papier horizontalement A3 de 15 cm de large contre le rebord de la paillasse (Voir schéma). Tracer une ligne parallèle au rebord de la paillasse et à 6 cm de celle-ci. La graduer tous les 2 cm jusqu'à 36 cm. Placer la roue à plat sur la feuille comme l'indique le schéma, contre le rebord de la paillasse et tangente à la graduation 0 cm. Noter les positions de départ des points V o (Valve) et O o (centre de la roue). Faire avancer la roue en la faisant rouler sans glisser contre le rebord de la paillasse, jusqu'au trait 2 cm. Noter d'un point les positions O 2 du centre de la roue et V 2 de la valve. Continuer ainsi pour toutes les traits jusqu'au trait 36 cm. Reconstituer au crayon les trajectoires de la valve V et du centre de la roue O. Découper un morceau de papier calque de 12 cm x 12 cm. Faire coïncider le centre du calque avec le point O o . Noter la position de V o . Déplacer le centre du calque et le faire coïncider avec le point O 2 . Noter la position de V 2 . Continuer ainsi pour toutes les positions de V et O. 1) Quels sont les trajectoires de la valve V et du centre de la roue O dans le référentiel fixe de la table ? 2) Quels sont les trajectoires de la valve V et du centre de la roue O dans le référentiel en mouvement lié à la roue ? 3) Quelle conclusion pouvez-vous tirer de cette expérience ? III CHUTE LIBRE D'UNE BALLE Dessiner le cadre de l'image n°1 sur un morceau de papier calque et repérer la position de la balle. Déplacer le papier calque sur l'image n°2 et faire coïncider le cadre avec l'image: repérer de nouveau la position de la balle. Répéter ces opérations pour toutes les images. Sur un second morceau de papier calque, dessiner, sur l'image n°1, la tige verticale liée au vélo et repérer la position de la balle. Déplacer le papier calque sur l'image n°2 et faire coïncider la tige du calque avec celle de l'image: repérer de nouveau la position de la balle. Répéter ces opérations pour toutes les images. 1) Quelle est la trajectoire de la balle par rapport au référentiel fixe lié au mur ? 2) Quelle est la trajectoire de la balle par rapport au référentiel en mouvement lié à la tige du vélo ? 3) Pourquoi les trajectoires sont-elles différentes ? 4) Quel est le mouvement d'un point du vélo par rapport au référentiel fixe lié au mur ? 36 cm …. 6 cm 4 cm 2 cm O o V o Rebord de la paillasse Bande de papier Roue 0 cm Y X

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Lycée Paul Cézanne – 2005 - TP Physique n°7

RELATIVITE DU MOUVEMENT OBJECTIF: Montrer que le mouvement d'un mobile dépend de l'observateur. I UN BUS EN MOUVEMENT • Un bus roule lentement dans une ville. Alain (A) est assis dans le bus. Brigitte (B) marche vers l'arrière du bus pour faire des signes à Claude (C) qui est immobile sur la route. Brigitte marche pour rester constamment à la hauteur de Claude. (Voir schéma). 1) Copier sommairement le schéma ci-contre puis copier le tableau. 2) Remplir le tableau avec les mots "en mouvement" "pas de mouvement" en se posant la question: "X est-il en mouvement par rapport à Y ?"

A B C Bus

A B C

Bus Route

3) Pour un même objet X, les réponses sont-elles toutes identiques ? Pourquoi ? 4) "Le solide de référence par rapport auquel on étudie le mouvement d'un mobile est appelé référentiel". Copier la phrase précédente. Construire une phrase dans laquelle interviennent les mots "référentiel d'étude", "dépend", "choisi", "mouvement" , "mobile". II MOUVEMENT D'UNE VALVE DE ROUE DE VELO • Fixer avec du scotch, une bande de papier horizontalement A3 de 15 cm de large contre le rebord de la paillasse (Voir schéma). • Tracer une ligne parallèle au rebord de la paillasse et à 6 cm de celle-ci. La graduer tous les 2 cm jusqu'à 36 cm. • Placer la roue à plat sur la feuille comme l'indique le schéma, contre le rebord de la paillasse et tangente à la graduation 0 cm. Noter les positions de départ des points Vo (Valve) et Oo (centre de la roue). • Faire avancer la roue en la faisant rouler sans glisser contre le rebord de la paillasse, jusqu'au trait 2 cm. Noter d'un point les positions O2 du centre de la roue et V2 de la valve. • Continuer ainsi pour toutes les traits jusqu'au trait 36 cm. • Reconstituer au crayon les trajectoires de la valve V et du centre de la roue O. • Découper un morceau de papier calque de 12 cm x 12 cm. • Faire coïncider le centre du calque avec le point Oo. Noter la position de Vo. • Déplacer le centre du calque et le faire coïncider avec le point O2. Noter la position de V2. Continuer ainsi pour toutes les positions de V et O. 1) Quels sont les trajectoires de la valve V et du centre de la roue O dans le référentiel fixe de la table ? 2) Quels sont les trajectoires de la valve V et du centre de la roue O dans le référentiel en mouvement lié à la roue ? 3) Quelle conclusion pouvez-vous tirer de cette expérience ? III CHUTE LIBRE D'UNE BALLE • Dessiner le cadre de l'image n°1 sur un morceau de papier calque et repérer la position de la balle. • Déplacer le papier calque sur l'image n°2 et faire coïncider le cadre avec l'image: repérer de nouveau la position de la balle. • Répéter ces opérations pour toutes les images. • Sur un second morceau de papier calque, dessiner, sur l'image n°1, la tige verticale liée au vélo et repérer la position de la balle. • Déplacer le papier calque sur l'image n°2 et faire coïncider la tige du calque avec celle de l'image: repérer de nouveau la position de la balle. • Répéter ces opérations pour toutes les images. 1) Quelle est la trajectoire de la balle par rapport au référentiel fixe lié au mur ? 2) Quelle est la trajectoire de la balle par rapport au référentiel en mouvement lié à la tige du vélo ? 3) Pourquoi les trajectoires sont-elles différentes ? 4) Quel est le mouvement d'un point du vélo par rapport au référentiel fixe lié au mur ?

36 cm ….6 cm 4 cm 2 cm

Oo

Vo

Rebord de la paillasse

Bande de papier

Roue

0 cm

Y X

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Lycée Paul Cézanne – 2005 - TP Physique n°7

RELATIVITE DU MOUVEMENT Matériel élève: • ½ feuille de papier calque. • équerre • livre Belin • règle graduée métallique grand format ou règle 50 cm. • roue en plastique avec deux points de marquage. Matériel professeur: • vidéo lâcher de balle.