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Qu'est ce que le vecteur vitesse instantanée ?

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

Travaux pratiques ph 01

Qu'est ce que le vecteur vitesse instantanée ?

I- Notion de vitesse instantanée

Au cours d’une séance d’essais avant une course de Formule 1, des ingénieurs mesurent la position de leur voiture à différents instants. Pour cela, ils équipent le bolide d’un appareil de positionnement GPS qui permet de connaître à des instants précis les coordonnées de la voiture. Ils obtiennent les documents suivants :

Le document « Doc.1 » représente les positions d'un point M du véhicule, toutes les 0,1s. L'origine des dates est prise au passage par le point numéro 1, d'oùt1 = 0 s.

Le document « Doc.2 » indique l'enregistrement du compteur de vitesse de la voiture.

Les documents « Doc.3a », « Doc.3b » et « Doc.3c » représentent un extrait de la trajectoire à l'échelle 1/300e. Ils serviront pour les calculs de vitesse.

On note A, B et C, les positions de M aux instants t6, t16 et t26 .

Dans quel référentiel se place-t-on pour étudier ce mouvement ?

A l’aide des documents « Doc.2 », « Doc.3a », « Doc.3b » et « Doc.3c », remplir le tableau ci-dessous.

Vmoy entre ti-5 et ti+5

Vmoy entre ti-4 et ti+4

Vmoy entre ti-3 et ti+3

Vmoy entre ti-2 et ti+2

Vmoy entre ti-1 et ti+1

t (s)

Indication du compteur Autour du

point A (i = 6)

l (m)

Vmoy (m.s-1) VA =

Autour du point B (i = 16)

l (m)

Vmoy (m.s-1) VB =

Autour du point C (i = 26)

l (m)

Vmoy (m.s-1) VC =

Donner la définition de la vitesse instantanée.

Indiquer l'appareil qui permet de déterminer une vitesse instantanée.

En déduire une méthode de calcul approchée de la vitesse instantanée.

II- Construction du vecteur vitesse instantanée

Rappeler les caractéristiques du vecteur vitesse instantanée en un point.

Sur le document « Doc.1 », tracer les vecteurs vitesse instantanée aux points A, B et C. Indiquer l'échelle utilisée.

III- Intérêt du vecteur vitesse

1) On s'intéresse au mouvement étudié précédemment, que se passe-t-il si la voiture dérape au point A sur une plaque de verglas ? 2) A partir des "photos" instantanées du « Doc. ballon », indiquer les informations manquantes pour pouvoir déterminer la trajectoire future (proche) du ballon.

3) Applications à la mécanique des fluides.

Les documents ci-dessous représentent le résultat de simulations à l'ordinateur d'écoulement d'un fluide dans une conduite. Les flèches représentent les vecteurs vitesses instantanées des différentes portions du liquide.

Quelles informations peut-on tirer quant à l'écoulement des fluides dans ces deux conduites ?

ECOULEMENT D'UN FLUIDE ISSU DE LA SECTION S

(2)

Travaux pratiques ph 01 Documents

Doc.

ballon

Trajectoire de M

16

1

Doc. 1

Doc. 2

(3)

Travaux pratiques ph 01

Position des points 1 à 11 Echelle: 1/300e et

τ

= 0,1s

1

A

Doc. 3a

Position des points 11 à 21 Echelle:1/300e et

τ

= 0,1s

11

B

Doc. 3b

Position des points 11 à 21 Echelle : 1/300

e

 = 0,1 s Position des points 1 à 11

Echelle : 1/300

e

 = 0,1 s

(4)

Travaux pratiques ph 01

N° 1 2

Photo

Informations manquantes

N° 3 4

Photo

Informations manquantes

Position des points 21 à 31 Echelle:1/300 et

τ

= 0,1s

21

C

Doc. 3c

Doc. ballon

Vitesse de la balle v = 5 m.s-1

Trajectoire de la balle

 Position des points 21 à 31 Echelle : 1/300

e

 = 0,1 s

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