Influence d’une force sur l’évolution de la vitesse d’un corps 

La chute d’une balle (sans vitesse initiale puis avec vitesse initiale) a été filmée à l’aide d’un webcam.
On réalise les acquisitions vidéos à l’aide du logiciel Aviméca (Origine représentée sur l’image - Axe vertical choisi vers le bas).
On transfère les mesures dans le tableur Lotus 1,2,3. Puis, on calcule les vitesses instantanées horizontale vx et verticale vy à chaque date. Enfin, on représente graphiquement (en nuage de points) vx et vy en fonction du temps.

Chute d’une balle sans vitesse initiale :

Chute libre d’une balle avec vitesse initiale :
 

Pointages AviMéca

        

Pointages AviMéca

      
 

 t (s)

 x (m)

 y (m)

 vx (m/s)

 vy (m/s)

 t (s)

 x (m)

 y (m)

 vy (m/s)

 vx (m/s)
 

0

3,88E-003

3,88E-003

0

4,93E-001

8,10E-001
 

0,04

0,00E+000

2,33E-002

 -9,70E-002

 7,27E-001

0,04

4,44E-001

6,83E-001

 -1,04E+000

 -3,30E+000
 

0,08

-3,88E-003

6,20E-002

 -4,85E-002

 1,21E+000

0,08

4,10E-001

5,46E-001

 -9,13E-001

 -3,24E+000
 

0,12

-3,88E-003

1,20E-001

 0,00E+000

 1,65E+000

0,12

3,71E-001

4,24E-001

 -9,75E-001

 -2,80E+000
 

0,16

-3,88E-003

1,94E-001

 -4,84E-002

 1,99E+000

0,16

3,32E-001

3,22E-001

 -9,13E-001

 -2,44E+000
 

0,2

-7,75E-003

2,79E-001

 -4,84E-002

 2,38E+000

0,2

2,98E-001

2,29E-001

 -8,63E-001

 -2,08E+000
 

0,24

-7,75E-003

3,84E-001

 0,00E+000

 2,81E+000

0,24

2,63E-001

1,56E-001

 -9,25E-001

 -1,59E+000
 

0,28

-7,75E-003

5,04E-001

 -4,81E-002

 3,20E+000

0,28

2,24E-001

1,02E-001

 -9,75E-001

 -1,22E+000
 

0,32

-1,16E-002

6,40E-001

 -4,81E-002

 3,59E+000

0,32

1,85E-001

5,85E-002

 -9,13E-001

 -8,49E-001
 

0,36

-1,16E-002

7,91E-001

 -4,88E-002

 3,96E+000

0,36

1,51E-001

3,41E-002

 -9,75E-001

 -3,65E-001
 

0,4

-1,55E-002

9,57E-001

0,4

1,07E-001

2,93E-002

 -9,73E-001

 0,00E+000
 

0,44

7,32E-002

3,41E-002

 -8,50E-001

 3,65E-001
 

0,48

3,90E-002

5,85E-002

 -9,15E-001

 7,33E-001
 

0,52

0,00E+000

9,27E-002

 -8,54E-001

 1,16E+000
 

0,56

-2,93E-002

1,51E-001

 -8,54E-001

 1,64E+000
 

0,6

-6,83E-002

2,24E-001

 -9,09E-001

 1,95E+000
 

0,64

-1,02E-001

3,07E-001

 -8,59E-001

 2,26E+000
 

0,68

-1,37E-001

4,05E-001

 -8,63E-001

 2,75E+000
 

0,72

-1,71E-001

5,27E-001

 -9,13E-001

 3,18E+000
 

0,76

-2,10E-001

6,59E-001

 -9,12E-001

 3,54E+000
 

0,8

-2,44E-001

8,10E-001

 -9,75E-001

 3,96E+000
 

0,84

-2,88E-001

9,76E-001

      

Questions :

1°) Quelle est la forme de la trajectoire du centre de la balle dans les deux cas ?
2°) Quelle est la fréquence des images de la vidéo (nombre d’images par seconde) ?
3°) Quelle formule faut-il rentrer dans les cellules du tableur pour calculer la vitesse instantanée selon Ox et selon Oy ?
4°) Pourquoi n’a-t-on pas calculé les vitesses à l’instant t = 0 s ?
5°) Comment évolue, au cours du temps, la vitesse selon l’axe horizontal ? selon l’axe vertical ?
6°) Quelle est l’expression de vy en fonction du temps dans les 2 cas ? Quel est le point commun ?
7°) A quelle force la balle est-elle soumise au cours de sa chute ? Donner toutes les caractéristiques. Les représenter sur un schéma de la balle. Quelle est la valeur de sa projection sur Ox (notée Fx ) et sur Oy  (notée Fy )?
8°) Formuler une hypothèse sur la corrélation entre Fx et la variation de vx puis entre Fy et la variation de vy.