I. 1ère loi de Newton ( le principe d’inertie)                    Le  but  du  curling  est  de  faire  glisser,  sur  la  glace,  des  pierres  de  granite  d'une  masse  de  20  kg,  et  de  les  placer  le  plus  près  possible  de  la  cible  dessinée  sur  la  glace,  appelée  «  maison  ››.  Les  balayeurs  tentent  de  diminuer  au  maximum  les  frottements  entre  la  glace  et  la  pierre.  -­‐sont-­‐ils  capable  de  modifier  la  trajectoire  de  la  pierre  ?  -­‐sont-­‐ils  capable  de  modifier  sa  vitesse  ?  (l’accélérer,  la  ralentir  ?)  Si  l’on  supprimait  totalement  les  frottements  entre  la  pierre  et  la  glace,  comment  évoluerait  la  vitesse  de  la  pierre,  et  pourquoi  ?    Activité  de  modélisation  :  Le  mouvement  de  la  pierre  de  curling  sur  la  glace  et  en  l’absence  de  frottement,  peut  être  modélisé  par  le  mouvement  d'un  glaçon  sur  un  plan  horizontal  lisse.      Ouvrir  l’Atelier  Scientifique  Ouvrir  le  fichier  vidéo  «  glaçon.avi  »  Adapter  le  fichier  à  l’écran  Choisir  un  repère.  Faire  l’étalonnage  de  l’image  (  la  largeur  d’une  porte  d’armoire  fait  0,75  m)  Choisir  l’image  5  comme  origine  des  dates  (  t=0).  Faire  l’acquisition.    1.  Tracer  les  positions  x  du  glaçon  en  fonction  du  temps  2.  Modéliser  la  courbe  par  une  fonction  linéaire  du  type  :  x=a*t    3.  Comment  la  vitesse  du  glaçon  évolue-­‐t-­‐elle  en  fonction  du  temps  ?  4.  Faire  un  bilan  des  actions  mécaniques  s’exerçant  sur  le  glaçon  Conclure  :  5.  Quelle  est  la  nature  du  mouvement  du  glaçon  en  l’absence  de  frottements  ?  6.  Le  mouvement  du  glaçon  peut-­‐il  s'expliquer  par  le  principe  d'inertie  ?    II. 2ème loi de newton ( le principe fondamental de la dynamique)

   POINTAGE  ET  EXPLOITATION  DES  DONNEES    Ouvrir  l’Atelier  Scientifique  Ouvrir  le  fichier  vidéo  «  Chute  parabolique.avi  »  Adapter  le  fichier  à  l’écran  Choisir  un  repère  (fixer  l’origine  du  repère  sur  l’image  pour  laquelle  la  balle  quitte  la  main)  

Un  système  isolé  ne  subit  aucune  force.    Un  système  est  pseudo-­‐isolé  si  la  somme  vectorielle  de  toutes  les  forces  qui  lui  sont  appliquées  est  nulle.    Le  «  principe  d'inertie  ››,  aussi  appelé  «  première  loi  de  Newton  ››,  s'énonce  ainsi  :  Tout  corps  demeure  dans  son  état  de  repos  ou  de  mouvement  rectiligne  uniforme,  s'il  n’est  soumis  à  aucune  action  mécanique  ou  si  les  actions  mécaniques  qui  s’exercent  sur  lui  se  compensent.    

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La  2ème  loi  de  Newton  Soit  un  corps  de  masse    constante,  l'accélération  subie  par  un  corps  dans  un  référentiel  galiléen  est  proportionnelle  à  la  résultante  des  forces  qu'il  subit,  et  inversement  proportionnelle  à  sa  masse    m.  

   désigne  les  forces  extérieures  exercées  sur  l'objet,  

m  est  sa  masse    correspond  à  l’accélération  de  son  centre  d’inertie    

Faire  l’étalonnage  de  l’image  (  fixer  l’échelle  du  document  en  utilisant  les  marques  et  l’indication  de  la  règle  en  bois  verticale.    )  Choisir  l’image  5  comme  origine  des  dates  (  t=0).  Faire  l’acquisition.    1.   Équation  de  la  trajectoire  –  équations  horaires    a.  Tracer  l’équation  de  la  trajectoire  y  =  f(x)  de  la  balle  sur  un  premier  graphe  .  Afficher  l’équation  de  la  trajectoire.    Noter  l’équation  de  la  trajectoire.    b.  Quelle  est  l’allure  de  la  trajectoire  ?  c.  Tracer,  sur  un  deuxième  graphique,  en  même  temps,  les  équations  horaires  x(t)  et  y(t)  et  déterminer  leur  équation.  Noter  les  expressions  de  x(t)  et  y(t).    2.   Vecteur  vitesse      a.  Dessiner  quelques  vecteurs  vitesse  le  long  de  la  trajectoire,  avant  et  après  son  sommet  noté  S.  Comment  sont  orientés  les  vecteurs  vitesse  par  rapport  à  la  trajectoire  ?    On  note  vx  et  vy  les  composantes  du  vecteur  vitesse  selon  les  axes  (Ox)  et  (Oy).  Calculer  les  valeurs  de  vx  et  de  vy  (vx  =  dx/dt,  vy  =  dy/dt)    b.  Tracer  vx(t)  et  vy(t)    b.  Quelle  est  l’allure  du  graphe  de  vx(t)  ?    c.  Déterminer  l’équation  de  vy(t).  d.  Comment  est  orienté  le  vecteur  vitesse  au  somment  S  de  la  trajectoire  ?  Que  vaut  alors  la  coordonnée  vyS  ?    e.  Soit  tS  la  date  pour  laquelle  la  balle  atteint  le  sommet  S  de  la  trajectoire  :  déterminer  graphiquement  la  valeur  de  tS  en  expliquant  votre  méthode.    f.  Entre  quelles  dates  le  mouvement  de  la  balle  est  ascendant  ?  Descendant  ?    3.   Vecteur  accélération  On  note  ax  et  ay  les  composantes  du  vecteur  accélération  selon  les  axes  (Ox)  et  (Oy).  Dans  deux  colonnes  différentes,  calculer  les  valeurs  de  ax  et  de  ay  (ax  =  dvx/dt,    ay  =  dvy/dt  )  Tracer,  sur  un  même  graphique  ax(t)  et  ay(t)    a.  Estimer  les  valeurs  moyennes  de  ax  et  de  ay.    b.  Comparer  les  coordonnées  ax  et  ay  du  vecteur  accélération  aux  coordonnées  gx  et  gy  du  vecteur  intensité  de  la  pesanteur  terrestre  tel  que  g  =  0  .i  -­‐  9,8  j.  Quelle  égalité  vectorielle  obtient-­‐on  expérimentalement  ?    4.   Deuxième  loi  de  Newton  a.  Faire  un  bilan  des  actions  mécaniques  s’exerçant  sur  la  balle  de  tennis.  On  suppose  que  l’on  peut  négliger  les  actions  de  l’air  devant  le  poids  de  la  balle.  Montrer  alors  que  la  deuxième  loi  de  Newton,  appliquée  au  centre  G  de  la  balle  dans  le  référentiel  terrestre  supposé  galiléen,  permet  de  retrouver  le  résultat  expérimental  précédent.    b.  Comment  peut-­‐on  expliquer  un  éventuel  écart  entre  le  résultat  expérimental  et  celui  donné  par  l’application  de  la  deuxième  loi  de  Newton  ?    

   

Mode d’emploi simplifié du logiciel AVIMECA

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Choisir un repère d’espace . Les coordonnées des marques seront calculées à partir de l'origine choisie.

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Etalonner les dimensions de l'image en y sélectionnant, à l'aide la souris, deux points. Entrer, à l'aide du clavier, la distance en mètre séparant ces deux points

Choisir une image origine des dates.

Pointer les positions successives du projectile à l'aide de la souris. Chaque click pose une marque et fait avancer l'animation d'une image. Les résultats sont présentés sous forme de tableau.

Les données peuvent être directement exportées vers le logiciel « Regressi »

Les données peuvent être exportées vers le « Presse-papier »

traitement d’une vidéo avec l’Atelier Scientifique

           

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Pour  afficher  le  graphe  

 Cliquer  sur  l’onglet  Graphique  et  sur  la  case  à  côté  du  graphe.  Cette  case  permet  d’afficher  et  de  modifier  la  courbe  correspondante.    

                             

 Pour  étudier  la  courbe,  un  click  droit  donne  accès  au    menu    

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