TP Physique N° 10

Vecteur vitesse et

vecteur accélération.

En relation avec le

TP Physique N° 12

 

   

Correction 

I - Expérience et enregistrement.

II - Repère d'espace et repère de temps.

III - Force et variation de vitesse.

IV - Le vecteur accélération.

 

Recherche GoogleMoteur de recherche sur les différents sites

 


Programme 2012 :

Programme 2012 : Physique et Chimie

 

Matériel : Ordinateur, webcam, mobile (balle), imprimante,

Logiciel AVIMECA 2.7, fichier vidéo : parabil.

Masse du mobile : m = 44 g 

 

I- Expérience et enregistrement.

1)- Dispositif utilisé informatique et mécanique.

-  Une balle est lancée avec une vitesse faisant un angle α avec le plan horizontal.

-  On réalise une étude chronophotographique du mouvement de la balle.  

-  La Webcam est située dans un plan perpendiculaire à l’axe de visée.

 

2)- Obtention de l’enregistrement sur papier.

-  Ouvrir le logiciel d’acquisition et de traitement vidéo : aviméca 2.7.

-  Clique sur l’icône :  et dans le dossier vidéo, choisir le fichier : parabil, parabil1 ou parabille.

-  Choisir comme échelle de la vidéo : 250 % pour plus de précision.

-  Repérer les différentes positions de la bille au cours de son mouvement à l’aide du pointeur .

-  On choisit le repère d’Espace :

-  Cliquer sur l’icône Étalonnages :

 Choisir l’origine des axes : choisir comme origine des axes le centre de la balle pour la position 10 (position pour laquelle la balle est la plus haute :

-  Remarque : il faut choisir des teintes claires pour les points lors du pointage et pour les axes. 

-  Puis, il faut prendre des teintes foncées pour les points et les axes lors du collage (on peut prendre la teinte noire).

-  Pour le collage : Cliquer sur l’icône ,

-  Ouvrir un document Word, choisir l’orientation paysage et coller.

-  Faire un double clic sur l’image et choisir la taille suivante pour l’image,

 

-  Pour cette taille, l’échelle est la suivante : Échelle : 10 cm 1,0 m.

-  On peut lancer l’impression (imprimante de la salle B130).

II- Repère d'espace et repère de temps.

1)- Introduction.

-  On note G1 la première position occupée par le centre d’inertie G de la bille. 

-  On choisit comme origine des espaces, la position G10 et comme origine des dates, l’instant où le mobile occupe la position G10.

-  Indiquer les propriétés du clip vidéo.

-  Sur le tracé, indiquer le repère d’Espace, l’origine des espaces et l’échelle utilisée.

-  Quelle est le référentiel d’étude ? Est-il galiléen ? Justifier.

-  Compléter le tableau suivant :

Position

G1

G2

G3

G4

G5

G6

G7

G8

G9

G10

G11

t   ms

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Position

G12

G13

G14

G15

G16

G17

G18

G19

G20

G21

G22

t   ms

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)- Coordonnées cartésiennes d'un vecteur.

-  Pour connaître les coordonnées cartésiennes d'un vecteur, on projette ce vecteur sur les axes Ox et Oy.

-    Remarque : Rx et Ry sont des grandeurs algébriques.

3)- Le vecteur vitesse.

-  Détermination de la valeur de la vitesse instantanée.

-  Soit i  =  4, 6, 15 et 17  l'indice du point choisi : Les instants ti – 1 et t i + 1 encadrent l'instant t i.

RédactionMesurer la distance parcourue par le mobile : Gi – 1 Gi + 1.

- Déterminer la durée de parcours Δt.

-  En déduire la valeur de la vitesse vGi.

Tracé du vecteur vitesse.

-  Tracer la parallèle issue du point Gi à la droite (Gi – 1 Gi + 1).

-  Donner la longueur du représentant vi du vecteur vitesse. On utilise l'échelle : 1 m / s    2 cm.

-  Idem pour les autres indices. On peut présenter les résultats sous forme d’un tableau.

RédactionDéterminer les coordonnées cartésiennes de chaque vecteur vitesse. vérifier les valeurs.

III- Force et variation de vitesse.

1)- bilan des forces extérieures appliquées un solide.

RédactionFaire le bilan des forces extérieures appliquées au solide.

-  Faire un schéma de la situation à l’instant t.

-  Représenter les actions mécaniques à partir du point G. On considère que les frottements sont négligeables.

-  En déduire les caractéristiques de la résultante

-  Donner les coordonnées de dans le repère

 

2)- Vecteur variation du vecteur vitesse de G aux temps t5 et t16.

-    Pour t5 :

Rédaction Tracer le vecteur à partir du point G5. Que représente ce vecteur ?

Rédaction Que peut-on dire du vecteur variation du vecteur vitesse de G et de la résultante  des forces extérieures ?

-  Pour t16 : Idem.

IV- Le vecteur accélération.

1)- Introduction.

Pour connaître le vecteur accélération du centre d’inertie G au temps ti, on détermine la variation du vecteur vitesse du point G pendant un intervalle de temps très court encadrant l'instant considéré. 

Cela revient à utiliser la relation approchée : 

   

2)- Détermination de la direction et du sens du vecteur accélération aux temps t5 et t14.

RédactionTracer le représentant du vecteur à partir de Gi.

-  Le vecteur accélération a même direction et même sens que le vecteur

 

Première étape de l'animation

 valeur des vitesses

 

Deuxième étape de l' animation :

Méthode 1

 Tracer le représentant du vecteur

 

 

 

Deuxième étape de l' animation :

Méthode 2

 Tracer le représentant du vecteur

 

 

3)- Détermination de la valeur ai du vecteur accélération au temps ti.

ManipulationMesurer la longueur du représentant de

-  À l'aide de l'échelle, donner la valeur de ΔvG en m / s.

-  Diviser ΔvG par  Δt  = 2 τ et en déduire la valeur de l'accélération ai. Attention aux unités.

-  En quelle unité s’exprime la valeur de l’accélération ?

 

Troisième étape de l'animation

Valeur de l'accélération et Vecteur accélération

 

4)- Tracer le vecteur : Échelle : 1 m / s2  0,50 cm.

Rédaction Déterminer les coordonnées cartésiennes du vecteur accélération.

5)- Conclusions.