TP Physique 5

2ème partie

Etude de la trajectoire parabolique d’une balle

2ème loi de Newton 1ère S

Objectifs : - Utiliser le logiciel de pointage vidéo - Revoir la deuxième loi de Newton

Acquisition informatique

Sur l’exemple de la chute d’un ballon lancé avec une certaine vitesse initiale (comme lors d’un tir au panier de basket), on essaye de comprendre la deuxième loi de

Newton déjà vue au TP précédent. On utilise une vidéo où le ballon a été filmé et on la traite grâce au logiciel Aviméca.

• Démarrage du logiciel

Ouvrir le logiciel Aviméca.

. Pour lire le clip vidéo choisi, cliquer sur le bouton en haut à gauche puis choisir la vidéo nommée «ballon.avi » dans le répertoire indiqué par le professeur.

. Appuyer sur lecture pour lire la vidéo. Revenir en arrière et faire défiler la vidéo image par image

. Pour faire l'acquisition des points manuellement, il peut être avantageux d'adapter la taille de la fenêtre vidéo.

Pour cela, cliquer sur et cocher la case « adapter ».

• Origine des dates

Faire défiler le clip vidéo image par image jusqu’à l’image choisie comme origine pour le chrono (t=0). On choisira comme première image l’image n°9.

. Choisir alors le numéro de cette image comme origine.

. Choisir 1 point par image puisqu’on va repérer les

positions du centre d’inertie du ballon.

• Etalonnage de la vidéo

. Pour effectuer des mesures (de vitesses par exemple), il est nécessaire

d’étalonner la vidéo en cliquant en haut à droite sur l’onglet « Etalonnage ».

. En cochant « Origine et sens des axes », on va placer un repère sur la vidéo. Choisir l’axe vertical vers le haut et l’axe horizontal vers la gauche. L’origine sera placé avec la souris (en cliquant sur la bonne position) de telle sorte que les coordonnées du premier point enregistré (image n°9) soient (0,0). En cochant « Echelle » et en se plaçant sur la première image, on va pouvoir indiquer au logiciel une longueur connue : la taille du trait noir fait 3,05 m. Choisir le 1er point en haut du trait et le 2ème point en bas du trait et écrire que

d = 3,05 m. Respecter les 3 étapes données en jaune qui indiquent comment procéder. Revenir sur l’onglet «Mesures ».

• Pointage des positions du ballon

Cliquer sur le centre d’inertie du ballon (être précis). Vous pouvez alors constater que le film avance d’une image. Recommencer de la même façon, pour chaque image, en repérant les positions du ballon. S’arrêter avant que le ballon ne touche l’anneau du panier de basket. Remarque : En cas d’erreur lors d’un pointage, on peut modifier une ligne de données en sélectionnant la ligne et en cliquant sur l’icône situé en face d’ « Effacer ». On peut également revenir sur l’image et recommencer.

Envoyer toutes les données dans le tableur Regressi pour afficher les trajectoires en cliquant sur

. Traitement des données sous Regressi .

� Cliquer sur l’icône « Coordonnées » et cocher en bas de la fenêtre la case« Tracé de grille »

� Imprimer le graphe : cliquer sur l’icône .

� Cliquer sur l’icône « Coordonnées » et cocher dans « Mécanique » la case « Vitesse »

� Cliquer sur la fenêtre « Grandeur » puis sur le menu « Variables ». Le tableau donne t, x, y et les coordonnées vx et vy de la vitesse instantanée v.

. Exploitation .

� Quelle remarque pouvez-vous faire concernant les coordonnées vx et vy au cours du temps ? Qualifier le mouvement de la balle suivant les 2 axes.

� Donner une expression littérale de la valeur de la vitesse v en fonction des coordonnées vx et vy .

� Sur le graphe, repérer les points n°4, n°5, n°6, n°10, n°14, n°15, n°16, n°20, n°24, n°25, n°26 et tracer les

vecteurs vitesses correspondants (en vert) en utilisant l’échelle 1 cm <-> 1 m.s-1 .

� On définit 5vr∆ le vecteur variation de vitesse autour du point n°5 : 465 vvv

rrr −=∆ . Construire ce vecteur

5vr∆ (en bleu) au point n°5. Refaire la même chose pour les points n°15 et n°25.

� Quelles sont les caractéristiques des forces auxquelles est soumis le ballon ? (masse du ballon m = 0,1 kg)

� Comparer le sens et la direction de cette force à celle des vecteurs variation de vitesse 25155 ,, vvvrrr ∆∆∆ .

Conclure.

Pour la correction en commun :

Notice simplifiée d’utilisation du logiciel REGRESSI

Sélection du mode d’action du curseur de la souris

Curseur standard, réticule, tangente, écriture de texte…

Grandeurs

- Pour visualiser la fenêtre « grandeurs », cliquer sur l’icône ou dans la barre de menus, choisir « Fenêtre/Grandeurs ». Graphe

- Pour visualiser le graphe, cliquer sur l'icône La fenêtre « graphe » apparaît avec les axes et les points du graphe.

- Pour changer les grandeurs portées sur les axes (faire apparaître ou disparaître des courbes), cliquer sur l'icône « coordonnées »,« x,y » :

Choisir les grandeurs des axes et supprimer éventuellement « échelle bloquée » ; Valider cette boîte de dialogue (bouton « OK »).

Pour créer une fonction

- Dans la fenêtre « grandeurs », cliquer sur l'icône « créer grandeur »

La boîte de dialogue « création d'une grandeur » apparaît. - Sélectionner le « type de grandeur » choisi (grandeur calculée…) - Inscrire, éventuellement, le symbole, l'unité puis l'expression de la fonction. - Valider la boîte de dialogue (bouton « OK »).

Les valeurs de la nouvelle grandeur s'affichent dans la fenêtre « grandeurs ». Pour modéliser (ou ajuster une courbe mathématique à des données expérimentales)

- Cliquer sur l'icône « modéliser » lorsque vous êtes dans la fenêtre « graphe ». Une fenêtre s’ouvre à gauche de celle du graphe avec un cadre « expression du modèle » et un autre « résultats de la modélisation ».

- On peut ensuite : - soit inscrire l'expression de la modélisation dans la case « expression du modèle » :

- soit cliquer sur l'icône « modèle prédéfini ») puis sélectionner la forme de courbe adaptée et valider la modélisation (bouton « OK »). Le graphe se trace et les valeurs des paramètres s'affichent dans « résultats de la modélisation » .

Pour obtenir les coordonnées d'un point

En déplaçant le pointeur (exemple le réticule), à l’aide de la souris, dans la fenêtre « graphe », on lit en bas et à gauche les coordonnées du point choisi. Pour supprimer des valeurs, taper « échap » sur le clavier ou cliquer droit sur la courbe > RaZ valeurs. Pour imprimer

Cliquer Fichier puis Param.imprimante, sélectionner dans Nom Laser E207 ou E208 (selon la salle de TP).OK. Cliquer Fichier, Imprimer.

Autres remarques personnelles :