TP PHYSIQUE
LA MECANIQUE DE NEWTON
I/ Un mobile sur table à coussin d'air
Un mobile glisse sans frottement sur une table à coussin d'air. Le mobile attaché par un fil à l'origine O du repère, est lâché en A0 avec une vitesse V0 perpendiculaire au fil à la date t0. A la date tfil, multiple de
τ
le fil casse. La position du centre de gravité G du mobile est repérée à intervalle de temps régulierτ
= 40,0 ms sur l'enregistrement 1 ci-dessous.a) Numéroter les points de l'enregistrement.
b) Tracer le vecteur vitesse des points A2, A4, A8 et A10. (Echelle : 1 cm = 0,1 m.s-1) c) Tracer les vecteurs ΔV3 et ΔV9.
d) Faire l'inventaire des forces qui s'exercent sur le mobile dans cette partie courbe de la trajectoire en précisant leurs caractéristiques si cela est possible.
e) En déduire la direction et le sens du vecteur ΣF. Vérifier ainsi la deuxième loi de Newton.
f) Tracer les vecteurs V16 et V18. g) Représenter le vecteur ΔV17.
h) Observer et conclure quant au mouvement du mobile et quant au vecteur ΣF.
i) Quels sont les deux types de mouvement observés avant et après la rupture du fil ? Préciser tfil.
II/ Chronophotographie
La chronophotographie est une technique basée sur la capture d'une image à intervalle de temps régulier permettant d'étudier le mouvement d'un mobile quelconque (ballon, voiture, astéroïde...).
Sur l'enregistrement 2 (dos de la feuille) est représentée par chronophotographie et avec comme intervalle de temps entre deux poses
τ
= 200 ms, la trajectoire du centre de gravité G d'une balle de foot dégagée à la date t0 = O s avec une vitesse V0 par un joueur supposé ponctuel et placé en O (Echelle : 1 cm = 1 m).a) Numéroter les points de A1 à A19.
b) Représenter les vecteurs ΔV4, ΔV9 et ΔV14 (on prendra pour échelle : 1 cm = 5 m.s-1) c) Que peut-on en déduire pour le vecteur accélération aG ?
d) Justifier la direction et le sens de Σ F sachant qu'on néglige les forces de frottement de l'air.
e) Sachant que si l'accélération instantanée est constante elle est toujours égale à l'accélération moyenne, calculer la valeur de aG à partir de ΔV et commenter le résultat.
f) Tracer les vecteurs vitesse aux points A2, A6, A10, A14 et A18.
g) Mesurer pour chacun de ces vecteurs leurs composantes Vx et Vy. Représenter alors sur deux graphiques distincts les fonctions Vx = f(t) et Vy = g(t).
h) A l'aide de ces graphes, montrer que l'accélération du ballon est nulle sur l'axe [Ox) et, non nulle et constante sur l'axe [Oy).
i) Déduire des deux graphes précédents les composantes V0x et V0y. Calculer la valeur de V0.
