Thème : sport
TP : relativité du mouvement par rapport au référentiel d’étude
I)
Référentiel terrestre, géocentrique et héliocentrique
Aller sur internet et taper l’adresse suivante : http://jcdesarnaud.free.fr/Animations_free/Edumedia/Mecanique/Referentiels.htm
ou aller sur le site exovideo.com dans la partie seconde, la pratique du sport, dans la première ligne dans la rubrique animation clique sur référentiels terrestre (référentiel du laboratoire) géocentrique héliocentrique.
Q1 Lancer l’animation et observer le mouvement de chacun des référentiels
Q2 Donner la définition du référentiel terrestre, géocentrique, héliocentrique.
Q3 Quel est le mouvement du référentiel géocentrique par rapport au référentiel héliocentrique ?
Q4 Quel est le mouvement du référentiel terrestre par rapport au référentiel géocentrique puis héliocentrique ?
Q5 Que peut-on en déduire quand on veut définir le mouvement d’un objet ?
II) Mouvement d’une mouche sur une aiguille
Une mouche est posée au centre d’une horloge de rayon 60 cm. Elle se déplace sur la grande aiguille (aiguille des secondes) de longueur 60 cm à la vitesse constante v = 1 cm/s.
Q1 Dans un référentiel lié à l’aiguille, représenter
les positions de la mouche sur l’aiguille toutes les 10 s à l’échelle 1 cm pour
10 cm. On notera ses positions Mo M1 M2 M4 etc. Quelle est la nature du mouvement
de la mouche dans ce référentiel ?
Q2 Calculer l’angle ‘a’ dont a tourné l’aiguille en 5 s.
Q3 Représenter la position de la mouche toutes les 5 s
dans le référentiel lié au sol. Dessiner sa trajectoire.
Q4 Donner
le nom de la trajectoire par rapport au sol.
Q5 La trajectoire d’un solide dépend-t-elle du référentiel ?
A faire pour les cracks
Q7 La vitesse instantanée V1 à l’instant t1 de la mouche (dans le référentiel terrestre) est donnée par la formule :
V1 = MoM2/(t2-to)
MOM2 est la distance entre le point MO et le point M2. On assimilera cette distance au segment MOM2 que l’on mesurera à la règle.
Calculer les vitesses V1 à V3 V5 V7 V9 V11 .
Q8. Cette vitesse
est-elle constante ? La vitesse d’un mobile dépend-t-elle du
référentiel d’étude ?
III) tracé de trajectoire avec le logiciel synchronie
On se propose d’utiliser un logiciel synchronie 2003 pour déterminer la trajectoire de deux points d’une roue suivant le référentiel d’étude
Ouvrir le logiciel synchronie 2003
Charger la vidéo roue : édition, lire image ou séquence vidéo puis sélectionne le fichier roue
Pour
étalonner le logiciel :
1) clique sur étalonnage, clique sur l’extrémité gauche du mètre puis étire la flèche vers l’extrémité droite de la photo. puis entre la valeur 1 mètre si ce n’est pas fais.
2) clique sur origine puis clique sur l’extrémité gauche de le centre de la première position du centre d’inertie de la roue
1) mouvement du centre d’inertie de la roue
Pour pointer les différentes positions du centre d’inertie
de la roue : clique sur pointeur puis
saisir. Place le pointeur sur la
première position puis clique dessus, recommence pour toutes les positions du
centre d’inertie de la bille.
Q1 Combien de phase comporte le mouvement ?
Q2 Pour chaque phase décrire le mouvement par rapport au référentiel terrestre
Q3 Cliquer sur tableur, à quoi correspond les variables x et y ? Clique sur l’icône + en haut de l’écran clique sur Timage puis sur ajouter. A quoi correspond la variable Timage
Q5 Proposer une méthode pour calculer la vitesse moyenne correspondant au mouvement rectiligne uniforme. Effectuer le calcul.
2) mouvement d’un point de la périphérie de la roue
Quitter
synchronie sans enregistrer vos fichiers, ouvrir synchronie à nouveau, charger comme précédemment le fichier roue,
étalonner et fixer l’origine, pointer les différentes positions du point noir
placé en périphérie de la roue.
Q6 Définir le mouvement (trajectoire et vitesse) de ce point par rapport au référentiel terrestre.
Q7 Dans la partie plane du support, définir le mouvement de ce point par rapport à un référentiel lié au centre de la roue.
Q8 Quelle conclusion en tirez vous sur le mouvement ?