T.P. de Physique

Relativité du mouvement

Remarque :      vous répondrez aux questions posées sur une copie double (une pour deux).

A / La relativité du mouvement

Lire le document 1 du livre page 254 et répondre aux questions suivantes.

1 ) Compléter le tableau suivant en répondant à la question : X est-il en mouvement par rapport à Y ?

2 ) Dans le tableau, pour un même objet X, les réponses sont-elles toutes identiques ? Pourquoi ?

3 ) En tenant compte de ces éléments, dans quelle condition peut-on dire qu’un corps est en mouvement ?

B / Etude du mouvement d’une roue

1 / Enregistrement des trajectoires (utilisation du logiciel CD-movie)

Aller dans le menu image puis série d’images et cliquer sur par nom de fichiers. Dans la fenêtre qui s’ouvre, faire défiler les films à l’aide de la flèche et choisir sur le n° 10 : « CHLEGO.MOV ». Valider en cliquant sur OK. Visualiser la séquence vidéo, en cliquant sur cinéma dans la barre des menus puis quitter en cliquant sur la croix X se trouvant en haut à droite de la fenêtre vidéo.

Regarder (sans la modifier) dans préparer ? intervalle, la durée séparant deux images du film.

Dans le menu préparer ? nombre de points par image, entrer la valeur « 2 » puis valider OK pour sortir.

Aller dans le menu mesures et cliquer sur pointage. La première image du film s’affiche alors. Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le centre de la roue puis sur le repère blanc de la jante. Recommencer l’opération avec les images suivantes qui se chargent automatiquement, en respectant toujours le même ordre. Après la dernière image, répondre non à la demande de sauvegarde. Le logiciel affiche alors les trajectoires des deux points.

Appeler le professeur pour vérification.

2 / Mouvement du centre de la roue par rapport au sol

4 ) Quelle est la nature géométrique de la trajectoire au centre de la roue ?

5 ) Quel adjectif peut-on associer à sa vitesse ? Justifier.

3 / Mouvement d’un point de la jante par rapport au sol

Une telle courbe porte le nom de cycloïde.

6 ) La vitesse de ce point est-elle constante ? Justifier.

7 ) Quand est-elle nulle ? maximale ?

4 / Mouvement d’un point de la jante par rapport au centre de la roue

Pour obtenir la trajectoire du point de la jante vue du centre de la roue, aller dans le menu exploitation puis cliquer sur mouvement relatif.

Cocher les points adéquats pour le point étudié et le point de référence puis valider OK.

8 ) Recopier la trajectoire obtenue en indiquant le numéro de chaque image à côté des positions correspondantes.

9 ) Quelle est la nature géométrique de cette trajectoire ?

10 ) Comment est la vitesse du point de la jante par rapport au centre de la roue ? Justifier.

C / Balle de golf lâchée d’un vélo

1 / Prévision du point de chute

11 ) Un cycliste, qui se déplace à vitesse constante, lâche une balle de golf. On néglige les effets éventuels de l’air sur la balle. Prévoir, en argumentant, où tombera la balle (vous pouvez pour vous aider lire l’activité expérimentale « Lâcher d’une balle » page 256 du livre).

2 / Mouvement par rapport au sol

Aller dans le menu image ? série d’images ? par nom de fichiers. Choisir sur le film n° 35 : « VELCHU.MOV ». Valider en cliquant sur OK.

Dans le menu préparer ? nombre de points par image, entrer la valeur « 2 » puis valider OK.

Aller dans le menu mesures et cliquer sur pointage. La première image du film s’affiche alors. Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur la balle de golf puis sur l’oreille du cycliste. Recommencer l’opération avec les images suivantes en conservant le même ordre de pointage. Après la dernière image, répondre non à la demande de sauvegarde. Le logiciel affiche alors la trajectoire de la balle et celle du cycliste.

Appeler le professeur pour vérification.

12 ) Décrire le mouvement du cycliste (de son oreille).

13 ) Décrire le mouvement de la balle de golf.

14 ) Où la balle est-elle effectivement tombée ?

3 / Mouvement de la balle par rapport au vélo

Pour obtenir la trajectoire de la balle vue par le cycliste, aller dans le menu exploitation puis cliquer sur mouvement relatif.

Cocher les points adéquats pour le point étudié et le point de référence puis valider OK.

15 ) Recopier la trajectoire obtenue.

16 ) Quelle est la nature géométrique de cette trajectoire ?

D / Question historique

Dans le « Dialogue sur les deux plus grands systèmes du monde » écrit par Galilée en 1632, l’auteur fait discourir deux personnages autour d’une expérience.

Cette expérience correspond à la chute d’une pierre lâchée en haut d’un mât d’un navire qui avance en ligne droite à vitesse constante. Pour Simplicio la pierre tombera à l’arrière du bateau et pour Salvati la pierre tombera au pied du mât.

17 ) A qui donnez vous raison ? Justifier votre réponse avec des exemples.