TP Relativité du mouvement et trajectoire dans le sport

Thème : Le sport
TP
Relativité du mouvement et trajectoire d’un objet
Sous -thème : Le mouvement
Objectifs : Montrer que la trajectoire d’un objet n’est pas la même pour tous les observateurs et
qu’elle peut varier suivant différents paramètres.
I- Chute d’une boule le long du mât d’un navire
1- Etude à partir d’une simulation
Utiliser l’animation Jeulin Galilée du répertoire physiquechimie seconde
a- Représenter et décrire la trajectoire de la balle par rapport au référentiel bateau.
b- Représenter et décrire la trajectoire de la balle par rapport au référentiel quai.
2- Influence d’autres paramètres
http://www.perso.ch/jdesiebenthal/physique/simulations/mouvements/mvtgrelbat.html
a- Représenter et décrire la trajectoire de la balle par rapport au référentiel bateau.
Pour v = 2 m.s-1
et v = 10 m.s-1
b- Représenter et décrire la trajectoire de la balle par rapport au référentiel phare.
Pour v = 2 m.s-1 et v = 10 m.s-1
c- Quelle est l'influence de la vitesse du bateau, sur la trajectoire de la chute de la pierre pour un
passager du bateau et pour la personne qui est dans le phare ?
3- Conclusion
Que peut-on dire de la trajectoire d’un même objet par rapport à différent référentiel ?
II- Le nageur, la rivière et le pêcheur
http://www.perso.ch/jdesiebenthal/physique/simulations/mouvements/mvtgrelnag.html
1- Influences de différents paramètres sur la durée de la traversée
A partir de cette simulation, recopier et compléter les tableaux
Vitesse du
courant (m.s-1)
2
2
2
2
6
Référentiel berge
Vitesse du
Angle (°)
nageur (m.s-1)
4
90
6
90
4
45
6
45
4
90
Durée de la
traversée (s)
Représenter pour les 2 premières lignes la trajectoire du nageur.
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La relativité du mouvement et trajectoire d’un objet
1
Vitesse du
courant (m.s-1)
2
2
2
2
6
Référentiel rivière
Vitesse du
Angle (°)
nageur (m.s-1)
4
90
6
90
4
45
6
45
4
90
Durée de la
traversée (s)
Représenter pour les 2 premières lignes la trajectoire du nageur.
2- Conclusion
a- De quels paramètres dépend la durée de la traversée dans le référentiel berge ?
b- De quels paramètres dépend la durée de la traversée dans le référentiel rivière ?
III- Mouvement de la valve d’une roue de vélo
http://jf-noblet.chez-alice.fr/mouve/index.htm#
1- Définition
Recopier la définition donnée d’un référentiel.
2- Première situation
a- Décrire la situation et l‘environnement.
b- Représenter la trajectoire obtenue pour cette situation.
c- Quelle est le référentiel utilisé ? Compléter votre figure en y insérant le repère.
3- Deuxième situation
a- Décrire la situation et l‘environnement.
b- Représenter la trajectoire obtenue pour cette situation.
c- Quelle est le référentiel utilisé ? Compléter votre figure en y insérant le repère.
4- Conclusion
Quel référentiel utilisera-t-on de préférence et pourquoi ?
IV- Chute libre
1- Première situation
a- Décrire la situation et l‘environnement.
b- Représenter la trajectoire obtenue pour cette situation.
c- Quelle est le référentiel utilisé ? Compléter votre figure en y insérant le repère.
2- Deuxième situation
a- Décrire la situation et l’environnement.
b- Représenter la trajectoire obtenue pour cette situation.
c- Quelle est le référentiel utilisé ? Compléter votre figure en y insérant le repère.
3- Conclusion
Quel référentiel utilisera-t-on de préférence et pourquoi ?
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V-Etude de la trajectoire d’un objet
1- Influence de la vitesse initiale Vo
http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Projectile_Motion
Réglages des paramètres :
Projectile
Lieu
Ballon de foot
Terre g =
Vitesse V (m.s-1) Angle α (°)
Masse(kg) Diamètre (m)
variable
M=0,41
80 °
D=0,17
Pour les vitesses suivantes, indiquer la distance horizontale d parcourue ( la portée), la hauteur
maximale atteinte et le temps mis pour arriver sur le sol.
Vitesse V (m.s-1)
10
12
14
16
Distance d (m)
Hauteur H (m)
Temps t (s)
1- La vitesse de lancer a-t-elle une influence sur la distance d.
2- La vitesse de lancer a-t-elle une influence sur la hauteur et le temps ?
3- Chercher avec la simulation la valeur de la vitesse qui permet de lancer le ballon sur la cible placée
à une distance d= 17m.
4- Pour 3 vitesses différentes, représenter dans un même repère les trajectoires correspondantes.
2- Influence de la direction de lancer
Réglages des paramètres :
Lieu
Projectile
Ballon de foot
Vitesse V (m.s-1)
Angle α (°)
Masse(kg)
Diamètre (m)
18 m.s-1
variable
M=0,41
D=0,17
Terre g =
Pour les angles suivants, indiquer la distance horizontale d parcourue.
Angle α (°)
20°
30°
40°
50°
Distance d (m)
Hauteur H (m)
Temps t (s)
1- La direction de lancer a-t-elle une influence sur la distance horizontale d parcourue ?
2- Positionner la cible à 10 m du canon. Chercher avec la simulation la valeur de l’angle qui permet de
lancer le ballon sur la cible. Indiquer alors cette valeur.
3- La direction de lancer a-t-elle une influence sur la hauteur H et le temps t ?
4- Pour 3 angles différents, représenter dans un même repère les trajectoires correspondantes.
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3- Influence de la masse
Réglages des paramètres :
Projectile
Variable
Vitesse V (m.s-1) Angle α (°)
Lieu
12 m.s-1
Terre g =
75°
Masse(kg)
Diamètre (m)
variable
D=
Pour les objets suivants, indiquer la distance horizontale d parcourue.
Objet
Masse (kg)
Balle de golf
M=
Boule de bowling
M=
Ballon de basket
M=
Distance d (m)
Hauteur H (m)
Temps t (s)
1- La masse de l’objet a-t-elle une influence sur la distance parcourue d ?
2- La masse de l’objet a-t-elle une influence sur la hauteur H et le temps t ?
3- Pour 3 masses différentes, représenter dans un même repère les trajectoires correspondantes.
VI- Vitesse et mouvement
Echelle 1cm -> 1m
A
Une prise de vue toutes les 0,5 s
B
D
C
E
m
A partir de la chronophotographie du document distribué, compléter le tableau
Distance (m)
AB=
BC=
CD=
DE=
AE=
Durée (s)
Vitesse (m.s-1)
Que peut-on dire des différentes phases du mouvement ?
A voir :
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/referentiel_relativite_mouvemen
t_train.htm
http://pagesperso-orange.fr/philippe.nicolas/skate.html ou http://philippe.nicolas.pagespersoorange.fr/skate.swf
http://www.curiosphere.tv/video-documentaire/36-culture-scientifique/103578-reportage-galilee-la-chutedes-corps
http://www.intellego.fr/soutien-scolaire-2nde/aide-scolaire-Physique/16-ANIMATION-PHYSIQUE-relativitedu-mouvement--Physique-par-stephy72/13593
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