Lycée Françoise – TS – Spé PHYSIQUE CHIMIE
---
Activité expérimentale
CONTEXTE DU SUJET
On a filmé un lancer-franc, on souhaite connaître l’équation de la trajectoire du ballon puis déterminer la vitesse initiale et l’angle du lancer..
Document 1 : Vidéo du lancer-franc.
I- Analyse du problème 1- Quel est le système d’étude ?
2- Dans quel référentiel étudie-t-on le mouvement du système ? Comment peut
3- Quelle(s) force(s) subit la balle au cours de son mouvement ?
II- Pointage vidéo
Document 2 : Définition de la trajectoire en mécanique
Document 3 : Equation de la trajectoire dans le cas de la chute libre avec vitesse initiale
h x α ) (tan x
cos α v 2
y
2g
2 20
+
⋅ +
⋅ ⋅
− ⋅
=
Dans un tel cas, on a une trajectoire parabolique.
Avant de démarrer l’étude, répondre aux questions suivantes Quelle origine peut-on choisir pour le repère et pourquoi
A partir de quelle image peut-on commencer l’étude et pourquoi Spé PHYSIQUE CHIMIE
---
Page 1
TP : Lancer-franc
on souhaite connaître l’équation de la trajectoire du ballon puis déterminer la vitesse initiale et l’angle du lancer..
on le mouvement du système ? Comment peut-on le qualifier ?
Quelle(s) force(s) subit la balle au cours de son mouvement ? Quelles hypothèses peut
: Définition de la trajectoire en mécanique
: Equation de la trajectoire dans le cas de la chute libre avec vitesse initiale
a une trajectoire parabolique.
Avant de démarrer l’étude, répondre aux questions suivantes : on choisir pour le repère et pourquoi ?
on commencer l’étude et pourquoi ?
---
on le qualifier ?
Quelles hypothèses peut-on faire ?
: Equation de la trajectoire dans le cas de la chute libre avec vitesse initiale :
Lycée Françoise – TS – Spé PHYSIQUE CHIMIE
---
Activité expérimentale Page 2
APPEL N°1
Appeler le professeur pour lui présenter le pointage ou en cas dedifficulté
III- Validation
Ecrire l’équation de la trajectoire modélisée :
y = f(x) =
IV- Etude du mouvement parabolique 1- Bilan
Compléter le tableau récapitulatif suivant :
Allure Equation modélisée Commentaires
x(t) =
y(t) =
vx(t) =
vy(t) =
Lycée Françoise – TS – Spé PHYSIQUE CHIMIE
---
Activité expérimentale Page 3
ax(t) =
ay(t) =
2- Vitesse initiale et angle de lancement
Document 4 : Equations horaires d’un mouvement parabolique
On notera v0 : vitesse initiale de l’objet ; α : angle de tir par rapport à l’horizontale ; h : hauteur du lancer
ax = 0 vx = v0.cos α x = (v0.cos α).t
ay = - g vy = - g.t + v0.sin α y = - ½.g.t2 + (v0.sin α).t + h
Document 5 : Coordonnées du vecteur vitesse
En utilisant les documents précédents et les équations obtenues par modélisation, on va déterminer v0, valeur de la vitesse de la balle à l’instant t = 0 et on va déterminer l’angle α que fait cette vitesse avec l’horizontale.
Pour cela, réaliser les tâches suivantes :
- En utilisant les modélisations mathématiques des graphes précédents, déterminer vx0 et vy0, les coordonnées du vecteur vitesse à l’instant t = 0 :
vxo = ………..
vyo = ………..
Lycée Françoise – TS – Spé PHYSIQUE CHIMIE
---
Activité expérimentale Page 4
- En déduire la valeur de la vitesse initiale v0
v0 = ………
- Calculer la valeur de l’angle de tir initial α en précisant la méthode utilisée :
α = ………
3- Bilan énergétique : A l’aide d’Atelier Scientifique, tracer l’évolution de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle. Compléter les formules utilisées.
