Compte-rendu : 1. Graphique légendé des évolutions de Ec, Epp et Em en fonction du temps.

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ETUDE ENERGETIQUE D’UN MOUVEMENT DE CHUTE LIBRE

Objectifs :

Réaliser et exploiter un enregistrement pour étudier l’évolution de l’énergie cinétique, de l’énergie potentielle et de l’énergie mécanique au cours de son mouvement.

Energie cinétique : E =1

2m. v avec

Ec : énergie cinétique en joules (J) m : masse en kilogramme (kg) v : vitesse en mètre par seconde (m.s^-1)

Energie potentielle : E = m. g. y avec

Epp : énergie potentielle de pesanteur en joules (J)

m : masse en kilogramme (kg)

g : intensité de la pesanteur en newton par kilogramme (N.kg^-1)

y : altitude en mètre (m) Energie mécanique : E = E + E

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Ouvrir la vidéo CHGOLF.avi

Exploitation de la vidéo :

• Sélectionner l’onglet « Traitement manuel ».

• Visionner la vidéo en utilisant les boutons , fixer le pas de la vidéo à (signifie qu’on visionne toutes les images, 2 signifierait qu’on visionne une image sur 2) et zoomer si nécessaire .

• A partir du début, positionner la vidéo sur la première image où la balle commence sa chute libre : image n° ...

• Dans l’onglet « Etalonnage » suivre les instructions pour sélectionner le centre de la balle comme origine du repère.

• Fixer l’échelle de l’axe vertical en faisant un cliquer-glisser depuis la balle jusqu’au sol, puis indiquer la valeur correspondante : 2,50 m

• Dans l’onglet « Paramétrage » choisir 1 point : on étudie le mouvement du centre de la boule.

• Dans l’onglet « Affichage » cocher « avance automatique » (passage automatique d’une image à la suivante), « affichage des points » et « affichage du repère ».

• Cliquer sur le bouton vert pour démarrer le traitement et cliquer pour chaque image le centre de la bille.

• Cliquer sur le bouton rouge à la fin de la vidéo pour arrêter le traitement.

Traitement des données :

• Activer l’onglet « Tableau » (en bas de la page) : on obtient les colonnes correspondant aux dates t (en s) et aux coordonnées x et y (en m).

• Cliquer sur l’icône « traitement des données » pour créer les nouvelles grandeurs nécessaires à l’étude énergétique du mouvement du pendule : la vitesse v, l’énergie cinétique Ec, l’énergie potentielle de pesanteur Ep et l’énergie mécanique Em.

Un peu de mathématiques au service de la physique… :

La vitesse de la balle à un instant t peut s’interpréter mathématiquement comme la dérivée de l’ordonnée y par rapport au temps soit = = ′.

• Données : Une balle de golf pèse 45g.

Intensité de la pesanteur sur la Terre : g =9,81 N.kg^-1

• Définir les nouvelles grandeurs dans la colonne de gauche, indiquer la fonction nécessaire au calcul dans la colonne centrale et l’unité dans la colonne de droite. Puis cliquer sur recalculer.

• Activer l’onglet « Graphique » (en bas de la page) pour visualiser les courbes. Afficher sur un même graphe Ec = f(t), Epp = f(t) et Em = f(t).

• Modéliser Em par une droite horizontale.

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Compte-rendu :

1. Graphique légendé des évolutions de Ec, Epp et Em en fonction du temps.

2. Evolution de l’énergie cinétique de pesanteur Ec :

Quelle est la position de la balle lorsque l’énergie cinétique est maximale ?

………...

3. Evolution de l’énergie potentielle de pesanteur Epp :

Quelle est la position de la balle lorsque l’énergie potentielle de pesanteur est maximale ?

………...

4. Evolution de l’énergie mécanique Em = Ec + Epp

a) D’après le graphe, la courbe Em = f(t) est-elle une fonction affine, une fonction périodique, une fonction quasiment constante ? Préciser la valeur de Em.

………...

b) Dans ces conditions, que peut-on déduire des forces de frottements qui s’exercent sur la balle ?

………...