Terminale S Thème Comprendre Chap.6 Programme 2012
TP N°10 : Chute libre ou non ?
Contexte : Déterminer expérimentalement, si une balle de ping pong et une boule de pétanque, en mouvement dans le champ de pesanteur, sont en chute libre ?
I/ Chute verticale d’une balle de ping pong
On dispose d’une balle de ping pong, d’un ordinateur avec un programme de capture et d’exploitation ainsi que d’une webcam.
1. Observation ( C : Analyser) :
a) Observer la chute verticale de la balle. Quelles sont les forces que subit la balle ? A quelle condition un mouvement est- il une chute libre ?
b) Pensez-vous que ce mouvement puisse être une chute libre ? c) Proposer un protocole ( quelques lignes) permettant de le vérifier.
2. Enregistrement d’une vidéo ( C :Réaliser, Analyser) :
a) Ouvrir le logiciel CaptureVidéo ou Mécaclip. En modifiant le chemin correspondant au « Fichier », enregistrer le fichier dans le dossier MesDocuments de votre session.
b) Ouvrir LatisPro et ouvrir la vidéo après avoir ouvert la fenêtre « SéquenceVidéo » en cliquant sur . c) Lire la vidéo à vitesse normale puis image par image. Conclure sur la qualité de la vidéo et sur la
possibilité de l’exploiter. Si elle n’est pas exploitable, modifier divers paramètres de la prise de vue (fond de la vidéo, place de l’étalon par rapport à la balle, les paramètres du logiciel d’acquisition…) pour améliorer la capture.
d) Faire le bilan des points importants pour que l’enregistrement soit exploitable.
3. Exploitation de la capture vidéo( C : Valider)
Pour que l’ordinateur interprète le plus justement la trajectoire enregistrée, vous devez choisir un REPERE ( sélection des axes) et une ECHELLE ( sélection de l’étalon)
Utilisez LatisPro pour pointer le relevé de la chute de la balle en commençant sur l’image précédent le lâcher et en s’arrêtant avant que la balle ne touche le sol.
a) Afficher la liste des courbes. A quoi correspond chacune d’elle ? b) Pourquoi la courbe Mouvement X peut-elle être supprimée ?
c) Afficher la courbe correspondant au mouvement vertical de la balle en fonction du temps. De quel type de courbe s’agit-il ?
d) A l’aide de LatisPro déterminer l’équation de la courbe.
e) En déduire l’accélération de la balle. La valeur est-elle cohérente ? Si non proposer des hypothèses l’expliquant.
f) Est-ce une chute libre ? II/ Lancer d’une boule de pétanque
On utilisera le logiciel Latispro et la vidéo d’un lancer nommé « Pétanque 1 » qui se trouve dans le dossier Terminale S (la règle en bois visible dans l’image mesure 2 m).
1. Vidéo ( C : Analyser) : a) Regardez la vidéo.
b) Faites une hypothèse en quelques lignes sur le mouvement du chute libre ( ou non ) de la boule.
2. Exploitation du relevé ( C : Réalisez) :
a) Rappeler les conditions concernant les composantes du vecteur vitesse (Vx et Vy) pour une chute libre.
b) Pour cela on va faire un pointage de la vidéo. On choisira l’origine du repère devant la chaussure du lanceur.
On commence le pointage lorsque la boule a quitté la main.
c) En utilisant le mode d’emploi de Latispro afficher Vx puis la modéliser. Est-ce cohérent avec une chute libre ?
d) Faire de même avec Vy.
e) Conclure sur le mouvement de cette boule, est-ce une chute libre ?
f) Si on observe le mouvement selon les deux axes du repère, que peut-on dire selon (O, x) et selon (O, y) ? g) Pour une chute libre quelles sont les coordonnées ax et ay du vecteur accélération ?
h) A l’aide de LatisPro afficher les. Est-ce cohérent ? Conclure.
i) Quelle est le type de courbe correspondant à la trajectoire ? Le vérifier en l’affichant dans LatisPro.
j) Conclusions ( décrivez le mouvement , la vitesse et l’accélération sur chacun des axes)