TP PHYSIQUE
MOUVEMENT D’UN SOLIDE INDEFORMABLE
I/ Le centre d'inertie d'un solide
Lancer le logiciel CD-MOVIE et cliquer sur « suite »
• Cliquer : Image / Série d'images / par texte : ouvrir le fichier n°18 « La trajectoire d'un marteau ».
Pour voir le phénomène étudié, cliquer Cinéma. Fermer l'image vidéo en cliquant sur « Retour ».
• Dans la barre de menu cliquer : Préparer / Intervalle, il doit y avoir 40 ms, sinon entrer cette valeur et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer : Préparer / Nombre de points par image, il faut enregistrer les positions de 2 points du marteau donc il faut taper 2 et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer Mesures / Pointage. L'image du marteau apparaît. Le pointeur a la forme d'une croix.
• Pour chaque image, cliquer successivement sur la tête du marteau et sur la base du marteau. Les images défilent automatiquement. Attention : pour chaque image du marteau, cliquer toujours sur les deux mêmes points et dans l’ordre choisi au départ. A la fin des mesures, ne pas enregistrer le mouvement.
• Comparer la forme des trajectoires des deux points.
• Dans la barre de menu cliquer Exploitation / Barycentre, il faut déplacer le barycentre à l’aide des flèches sur l’écran afin d’obtenir une trajectoire simple pour le barycentre. Quel est le point du marteau pour lequel la trajectoire est la plus simple ? Comment nomme t-on ce point ?
II/ Les mouvements de translation
1) La translation rectiligne : « Descente sur un banc incliné »
• Cliquer : Image / Série d'images / Par texte, ouvrir le fichier n°2 « Descente sur un banc incliné ».
• Pour voir le phénomène étudié, cliquer Cinéma. Fermer l'image vidéo en cliquant sur « Retour ».
• Dans la barre de menu cliquer Préparer / Intervalle, il doit y avoir 40 ms, sinon entrer cette valeur et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer Préparer / Nombre de points par image, il faut enregistrer les positions de 2 points du banc donc il faut taper 2 et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer Mesures / Pointage. L'image de la descente du banc incliné apparaît.
• Pour chaque image, cliquer successivement sur 2 points (pastille blanche et un autre point du solide). Les images défilent automatiquement. Attention : pour chaque image, cliquer toujours sur les deux mêmes points et dans l’ordre choisi au départ. A la fin des mesures, ne pas enregistrer le mouvement.
• Comparer la forme des trajectoires des deux points.
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Tous, cela trace automatiquement les vecteurs vitesse d'un point tout au long de sa trajectoire. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire varier l'échelle si nécessaire)
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Choisi, cela trace automatiquement les vecteurs vitesse des deux points à une date donnée : sélectionner point n° l et point n°2 et Affichage choisi par l'utilisateur, valider par OK. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire défiler les images)
• Conclusion : définir le mouvement de translation rectiligne - Quelle est la trajectoire de tous les points du mobile ?
- Comment évolue le vecteur vitesse d'un point du mobile au cours du mouvement ? - A un instant donné, comment est le vecteur vitesse de tous les points du mobile ? 2) La translation circulaire : « La rotation d'une grande roue »
• Cliquer : Image / Série d'images / Par texte, ouvrir le fichier n°27 « La rotation d'une grande roue »
• Pour voir le phénomène étudié, cliquer Cinéma. Fermer l'image vidéo en cliquant sur « Retour ».
• Dans la barre de menu cliquer Préparer / Intervalle, il doit y avoir 400 ms, sinon entrer cette valeur et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer Préparer / Nombre de points par image, il faut enregistrer les positions de 2 points.
• Dans la barre de menu cliquer Mesures / Pointage, pour chaque image, cliquer successivement sur 2 points d'une même cabine. Les images défilent automatiquement. Attention : pour chaque image, cliquer toujours sur les deux mêmes points et dans l’ordre choisi au départ. A la fin des mesures, ne pas enregistrer le mouvement.
• Comparer la forme des trajectoires.
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Tous. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire varier l'échelle si nécessaire)
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Choisi : sélectionner point n° l et point n°2 et Affichage choisi par l'utilisateur, valider par OK. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire défiler les images)
• Conclusion : définir le mouvement de translation circulaire - Quelle est la trajectoire de tous les points du mobile ?
- Comment évolue le vecteur vitesse d'un point du mobile au cours du mouvement ? - A un instant donné, comment est le vecteur vitesse de tous les points du mobile ? III/ Le mouvement de rotation
• Cliquer : Image / Série d'images / Par texte, ouvrir le fichier n°29 : « Le tourne-disque 33 tours ».
• Pour voir le phénomène étudié, cliquer Cinéma.
• Dans la barre de menu cliquer Préparer / Intervalle, il doit y avoir 120 ms, sinon entrer cette valeur et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer Préparer / Nombre de points par image, il faut enregistrer les positions de 2 points du disque.
• Dans la barre de menu cliquer Mesures / Pointage, pour chaque image, cliquer successivement sur les 2 pastilles blanches du disque dans l’ordre choisi au départ. Ne pas enregistrer le mouvement. Comparer la forme des trajectoires.
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Tous. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire varier l'échelle si nécessaire)
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Choisi : sélectionner point n° l et point n°2 et Affichage choisi par l'utilisateur, valider par OK. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire défiler les images)
• Conclusion : définir le mouvement de rotation - Quelle est la trajectoire de tous les points du mobile ?
- Comment évolue le vecteur vitesse d'un point du mobile au cours du mouvement ? - A un instant donné, comment est le vecteur vitesse de tous les points du mobile ? IV/ Comment tracer des vecteurs vitesse ?
1) Le dispositif expérimental Le solide est d'abord relié à un point fixe puis entre M14 et M15, la liaison avec le pivot est rompue brusquement. On enregistre les positions successives du point M à intervalles de temps égaux: = 60 ms.
2) Étude de l'enregistrement
a) Tracer la médiatrice des segments (MO M2), (M4 M6), (M9 M11). Que constatez-vous ? b) Montrer que de M0 à M14, le mouvement est circulaire et uniforme.
c) Calculer la valeur de la vitesse aux points M5 ; M8 ; M10. Que constatez-vous ? Représenter v5, v8 et v10. (Echelle : 1 cm 0,1 m.s-1)
d) Que peut-on dire de la direction et de la norme des vecteurs vitesse v5, v8 et v10 ? Que peut-on en conclure ? e) Calculer la vitesse angulaire (rad.s-1) aux points M5 ; M8 ; M10 sachant que v = x R (avec R le rayon du cercle).
Que constatez-vous ?
f) Montrer que de M15 à M20, le mouvement est rectiligne uniforme.
g) Calculer la valeur de la vitesse instantanée v17 (au point M17). Représenter le vecteur vitesse au point M17. (Échelle : 1 cm 0,1 m.s-1)
