TP Mesure
de vitesses
| Objectifs :
Calculer des vitesses moyennes et instantanées.
Utiliser un tableur pour faire des calculs en rafale.
I.
Mesure de vitesses moyennes :
On étudie le mouvement d’une goutte d’eau colorée dans une colonne d’huile.
Avant de commencer la manipulation, s’entraîner à utiliser le chronomètre.
On laisse tomber une goutte d’eau colorée dans une burette graduée contenant
de l’huile. On déclenche le chronomètre lors du passage de la goutte devant
le zéro et on lit le temps indiqué par le chronomètre lorsqu’elle passe
devant les graduations 5, 10, 15, 20, 25. Compléter le tableau suivant :
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graduation
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0
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5
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10
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15
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20
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25
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temps (s)
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0
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hauteur de chute (m)
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0
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Dans quel référentiel étudie-t-on ce mouvement ?
Pourquoi colore-t-on l’eau ?
Quelle est la trajectoire de la goutte ?
Calculer la vitesse moyenne de la bille entre la graduation 0 et chacune des
autres graduations. Quelle est la propriété de ce mouvement ?
II.
Mesure de vitesses instantanées
Une chronophotographie est une série de photos superposées prises à intervalle
de temps dt très petit. L’image ci-contre est une chronophotographie de la chute
d’une bille dans un tube contenant de l’eau.
Tracer un axe vertical orienté vers le bas ayant pour origine le centre de
la position initiale de la bille. Dans ce repère, indiquer la coordonnée des
positions successives du centre de la bille à l’échelle de la photo. Compléter
le tableau suivant.
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t (ms)
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0
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40
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80
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120
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160
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200
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240
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280
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320
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360
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400
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440
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480
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520
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560
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600
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640
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680
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720
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xphoto (cm)
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0
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La suite du travail sera assistée par le tableur. On complètera la fiche méthode
expliquant les termes en italique.
Cette fiche sera conservée et étayée au cours des utilisations ultérieures
du tableur.
Reporter les valeurs dans le tableur Lotus 123 (en colonne ; garder la
première ligne pour les noms des grandeurs et unités).
Pour la saisie des temps : n’entrer que les 2 premières valeurs puis utiliser
la fonction glisser. Entrer dans la 2ème colonne les
xphoto (attention à la saisie des valeurs numériques !)
A l’aide de l’échelle L, exprimer les coordonnées réelles xréel
des différentes positions de la bille, en fonction des xphoto.
Entrer la formule dans la 1ère cellule de la 3ème
colonne, et la faire glisser.
La quatrième colonne servira à calculer les vitesses instantanées du centre
d’inertie de la bille, aux différents instants.
Quelle formule faut-il rentrer dans une cellule pour calculer la vitesse instantanée
en un point de la trajectoire ?
Peut-on calculer les vitesses instantanées au départ et au dernier point
? Calculer les vitesses instantanées pour chaque position où le calcul est possible.
Que peut-on dire de ce mouvement ?