Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
TP 1 : Relativité de la trajectoire: Où va tomber la balle?
But du TP :
Étudier des mouvements à partir de références différentes: les référentiels.
Réaliser des changements de référentiels.
Utiliser l’outil informatique pour analyser un mouvement.
La trajectoire d’un objet est-elle toujours la même pour tous les observateurs ?
1/ Approche documentaire : Le voilier de Galilée
Dans le « Dialogue sur les deux plus grands systèmes du monde » écrit par Galilée en 1632, l’auteur fait parler deux personnages (Simplicio et Salviati) autour d’une expérience.
Cette expérience correspond à la chute d’une pierre lâchée en haut d’un mât d’un navire qui avance en ligne droite à vitesse constante (identique tout le temps).
Pour Simplicio la pierre tombera à l’arrière du bateau et pour Salviati la pierre tombera au pied du mât.
A qui donnez-vous raison ? Justifiez avant de commencer le TP EN PLUS du questionnaire.
COMPTE RENDU: Vous ferez une feuille par binôme, une prise de vue de la vidéo du cycliste, la réponse aux questions posées et enfin les trois graphiques que vous aurez tracés dans LATISPRO.
2/ Approche expérimentale : Cyclisme.
a/ Vidéo pour l'étude.
Nous avons remplacé le voilier de Galilée par un vélo et la pierre par une balle. Le vélo doit donc rouler à vitesse constante. Le cycliste lâche la balle (sans la lancer).
b/ Réglages du logiciel LATISPRO.
A l'aide du logiciel LATISPRO, vous allez pouvoir analyser le mouvement du centre de la balle par rapport à différentes « références » que l'on appellera référentiels. (Voir notice
d'utilisation).
Etapes: 1/ Lancer LATISPRO.
2/ Ouvrir la vidéo en faisant Edition puis Analyse de séquences vidéos.
3/ Rechercher votre vidéo en allant dans Fichiers puis « TPsecondeRelativite ».
4/ Lire votre vidéo à l’aide du bouton Lecture. Vous pouvez aussi faire défiler la vidéo pas à pas à l’aide des boutons
5/ Cliquez sur et mettre l’origine du repère au milieu de la roue arrière du vélo.
6/ Cliquez ensuite sur pour fixer l’échelle du repère. Etendre la double flèche sur la vidéo puis indiquer la bonne valeur dans la case :
7/ On va faire deux pointages
Un pointage pour le centre de la roue arrière du vélo.
Un pointage pour le centre d’inertie de la balle.
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Cliquez sur puis faire le pointage pour le centre de la balle. Une fenêtre précise peut vous aider à faire un bon pointage.
Cliquer ensuite sur puis faire le pointage du centre de la roue arrière du vélo.
c/ Traitement des données.
1/ Fermez la fenêtre d’analyse de séquences vidéo. Les résultats ont été enregistrés dans LATISPRO.
2/ Pour voir les résultats de l’acquisition, cliquez sur . Vous voyez apparaître plusieurs variables : Mouvement X{1}, Mouvement Y{1}, Mouvement X{2}, Mouvement Y{2}.
3/ Modifiez le nom de ces variables en cliquant dessus puis en tapant le nouveau nom en bas à
gauche :
Mouvement X{2} Xvcam pour coordonnée X du centre de la roue du vélo par rapport à la caméra.
Mouvement Y{2} Yvcam pour coordonnée Y du centre de la roue du vélo par rapport à la caméra.
Mouvement X{1} Xbcam pour coordonnée X de la balle par rapport à la caméra.
Mouvement Y{1} Ybcam pour coordonnée Y de la balle par rapport à la caméra.
Les positions X et Y ci-dessus correspondent aux positions dans l'espace, dans le système d'axes Ox et Oy choisi au début, fixe ici par rapport à la caméra immobile au sol, donc par rapport à la Terre : Il s’agit donc d’un référentiel terrestre.
4/ Problème: Quelles sont les coordonnées de la balle par rapport au vélo?
Rentrez dans Traitement puis feuille de calcul et donner la formule des 2 expressions des deux nouvelles coordonnées notées Xbvelo et Ybvelo en fonction de
Xvcam, Yvcam, Xbcam , Ybcam puis cliquer sur Edition Exécuter le calcul. Les nouvelles variables apparaissent.
5/ Représentez les trajectoires en faisant glisser la variable sur la fenêtre graphique. Pour créer une
fenêtre, vous irez dans fenêtre puis nouvelle fenêtre. .
Fenêtre 1 : Yvcam = f (Xvcam) . Modifier l’échelle Yvcam entre -0.5 m et 1.5 m et Xvcam entre 0 et 2.5 m.
Fenêtre 2 : Ybcam= f ( Xbcam) . Modifier l’échelle Ybcam entre -0.5 m et 1.5 m et Xbcam entre 0 et 2.5 m.
Fenêtre 3 : Ybvelo= f ( Xbvelo). Modifier l’échelle Ybvelo entre -0.5 m et 1.5 m et Xbvelo entre 0 et 2.5 m.
6/ Mettre un titre plus explicite sur ces graphiques en faisant clique droit puis
Par exemple: Trajectoire du centre de la roue arrière du vélo par rapport à la caméra fixe au sol.
7/ Créer des copies d’écran en appuyant sur la touche Impr Ecran du clavier et envoyez les trois graphiques dans votre page Word. Vous pouvez aussi redécoupez votre graphique à l’aide de PAINT
7/ ENFIN, analysez les résultats ci-dessus pour dire qui a raison entre Simplicio et Salviati et confirmer ou pas les réponses du questionnaire données au début de la séance.
Conclusion du TP :
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