AG : Quelle voiture est la plus rapide

AG : Comment MESURER une durée ?
Objectifs : Comprendre que le protocole de mesure dépend de la précision souhaitée.
Thème : Sport
Contenus BO: Mesure d’une durée ; chronométrage
Compétences BO: Porter un regard critique sur un protocole de mesure d’une durée en
fonction de la précision attendue.
Réaliser et exploiter des enregistrements vidéo pour analyser des mouvements
Autre compétence: Rédiger un protocole
----------------------------------------------------------------------------------------------------------Matériel : Circuit de voiture + 2 voitures
Un chronomètre
Camescope + TV + cordons + télécommande pour avancer image par image.
2 capteurs reliés au chronomètre associé (déclenchement automatique)
Le circuit ( pas très grand pour avoir des durées assez petites)
Mettre une butée sur la manette afin que la vitesse de la voiture ne soit pas trop grande et
qu’elle puisse faire un tour sans sortir de la route. On appuie dès le départ à fond sur la manette
jusqu’à la butée. Autre avantage : on appuie toujours de la même façon…
Par groupe : 1 petit trépied + noix + pince
1 rampe
1 bille
1 chronomètre
La situation déclenchante amène (Si cous trouvez que ce n’est pas le cas, n’hésitez pas à me le
dire ainsi que tout commentaire constructif sur cette activité)
La nécessité d’avoir une précision (au 10ème ) pour voir si la voiture flash peut faire 1 tour
en 1,6s. Nécessité d’être performant en une seule mesure.
La nécessité d’avoir une précision (au 100ème) pour comparer les deux voitures.
Nécessité d’être encore plus performant en une seule mesure.
La nécessité de trouver la valeur que met Martin pour descendre la rampe. Possibilité ici
de faire plusieurs mesures et la moyenne. Le résultat sera la moyenne accompagnée de la
précision .
Quelques remarques.
Imposer la rédaction de protocole avant manipulation les décaler et permet de s’en sortir avec
un seul circuit…
Le camescope et les capteurs sont cachés dans un premier temps.
La réalisation de la vidéo au camescope et son exploitation se veulent simples (il s’agit juste de
compter le nombre d’images pour faire 1 tour).
Tout au long du TP, l’enseignant vérifie ce que les élèves notent comme résultat et les fait
réfléchir sur son écriture (chiffres significatifs/précision) ainsi que sur la qualité du protocole.
1ère partie
Quelle durée met la voiture pour faire son premier tour ?
L’intérêt du départ arrêté est que certains élèves se répartissent les tâches, un s’occupe de la
voiture, l’autre du chrono. Cela fait une erreur de plus à corriger pour le protocole.
S’ils veulent faire plusieurs mesures et la moyenne, leur dire que cela ne nous intéresse pas ici !
Le pilote est dans la recherche de la performance…
Il y a donc des situations où l’on doit être performant sur la mesure dès le premier essai !
L’enseignant relève les résultats des différents groupes pour en discuter ensuite.
Discussion des valeurs / des protocoles
Elimination des erreurs de lecture de chrono.
Ecart valeur mini et maxi
Problème du temps de réaction (0,2 à 0,4s) si un élève s’occupait du circuit et un autre du
chrono.
Pour cette première approche, en général la précision est tellement médiocre qu’on ne peut pas
se risquer à conclure.
On améliore le protocole, on refait l’expérience.
Moins d’écart entre valeurs mini et maxi.
Résultat + conclusion (La précision de la mesure au chronomètre suffit pour ce premier
problème.)
2ème partie
Chick met il 14/100 de seconde à Flash sur le premier tour ?
Pour bon nombre d’élèves, il suffit de faire l’expérience au chrono avec la deuxième voiture.
Il est impossible d’utiliser le chronomètre pour répondre à cette seconde question.
Le chronomètre permet néanmoins de dire que la verte est plus rapide que la rouge (en prenant
en compte la précision des élèves déterminée dans la première partie).
On cherche alors à améliorer la précision de la mesure.
Filmer.
Il n’y a plus le problème du temps de réaction.
Ecriture du résultat avec un nombre de chiffres significatifs adéquat.
Conclusion
Problème.
Si on compte par exemple 40 images pour faire un tour, la voiture a un peu dépassé la ligne
d’arrivée à la 40ème image.
Avec la vidéo, on a une meilleure précision. Mais on ne peut pas forcément conclure quant au 2ème
problème.
On cherche encore à améliorer la précision de la mesure.
Utilisation de capteur
Il n’y a plus le problème du temps de réaction.
Ecriture du résultat avec un nombre de chiffres significatifs adéquat.
Aucun problème de déclenchement ni au départ, ni à l’arrivée.
Extrêmement fiable dans la façon de mesurer.
La précision de la mesure est celle liée à l’appareil de mesure uniquement (sensibilité).
3ème partie
Quelle durée met Martin pour descendre la rampe ?
Pour les besoins de Martin, le chronomètre suffit.
La mesure est d’autant plus précise qu’il est possible de la renouveler plusieurs fois et d’en faire
une moyenne !
Cette fois-ci, on peut puisqu’on n’est plus dans la mesure ‘‘exacte’’ de la durée du premier tour
des deux problèmes précédents.