Le brin de sciences

On étudiela chronophotographie du lancer .

Document 2 : Vitesse du ballon en fonction du temps

Dans quel référentiel observe-t-on le mouvement du ballon dans la chronophotographie?
Le mouvement du ballon est observé dans le référentiel terrestre.

Un caméraman suit le ballon avec sa caméra.

Donnez le mouvement du ballon dans le référentiel de la caméra.
Le ballon est immobile dans le référentiel de la caméra.

Décrivez les deux phases du mouvement du ballon et évaluer leur durée à l’aide du document 2 en justifiant votre réponse.
De 0 à environ 0,55s (soit une durée de 0,55s), le mouvement la vitesse diminue donc le mouvement est curviligne ralenti
De 0,55 à 1,35s soit une durée de 0,80s, le mouvement la vitesse diminue donc le mouvement est curviligne ralenti

Donnez la durée de chaque  phase mouvement  à l’aide de la chronophotographie.

La phase 1 (mouvement curviligne ralenti) correspond à  la partie de la chronophotographie où les positions du ballon sont de plus en plus proches. Cela correspond à 14 clichés du ballon pris toutes les 0,04s (40ms).  Cela correspond à une durée de : 14x0,040s= 0,56s ce qui correspond à celle vue sur le graphique.

La phase 2 (mouvement curviligne accéléré) correspond à la partie de la chronophotographie où les positions du ballon sont de plus en plus éloignées. Cela correspond à 19 clichés du ballon prise toutes les 0,04s (40ms). Cela correspond à une durée de : 20x0,040s= 0,80s ce qui correspond à celle vue sur le graphique.

Identifier tout ce qui interagit avec le ballon en représentant les diagrammes d'interaction correspondant.  
-lorsqu’il est en l’air
-au moment du lancer.
(On négligera les frottements de l’air)

S’agit-il d’interaction de contact ou à distance ?
Entre la Terre et le ballon, il s’agit d’une interaction à distance et entre le ballon et la personne qui le lance il s’agit d’une interaction de contact. Sur le diagramme, les pointillés représentent les interactions à distance et les traits pleins les interactions de contact.

Faites un schéma des/de la force(s)exercée(s) sur le ballon lorsqu’il est en l’air. (On négligera les frottements de l’air)

Faites un schéma des/de la force(s)exercée(s) sur le ballon au moment de la frappe.

Reproduisez le schéma ci-dessous et représentez la vitesse du ballon au début du lancer. On prendre 1cm pour 3m/s.

Décrivez les conversions d’énergie qu’effectue le ballon dans les deux phases du mouvement.

Lors de la première phase du mouvement le ballon monte. Il gagne donc en énergie potentielle. Sa vitesse diminue. Il perd donc en énergie cinétique. L’énergie cinétique est donc convertie en énergie potentielle. L’énergie mécanique qui est la somme des deux se conserve.

Lors de la deuxième  phase du mouvement le ballon descend. Il perd donc en énergie potentielle. Sa vitesse augmente. Il gagne donc en énergie cinétique. L’énergie potentielle est donc convertie en énergie cinétique. L’énergie mécanique qui est la somme des deux se conserve.

Le ballon parcourt 0,24m entre les deux premiers clichés de la chronophotographie. Calculer sa vitesse de départ et vérifiez sa correspondance avec le graphique.

Or, on lit bien sur le graphique une vitesse de 6m/s au temps : 0s (début de la vidéo).