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SP1 - TP1 : Eléments de correction

PARTIE 1 Un bus en mouvement

Questions

S’APProppier

1. Recopier sur votre compte-rendu le tableau ci-dessous, en le remplissant par les mentions : « en mouvement » ou « immobile » en réponse à la question : « X est-il en mouvement par rapport à Y ? ». X représente : A, B, C, le bus, la roue. Y représente : A, B , C, le bus, la roue, la route.

X est-il en mouvement par

rapport à Y ? A B C Bus Roue

A X en mouvement en mouvement immobile Immobile / centre

B en mouvement X immobile en mouvement en mouvement C en mouvement immobile X en mouvement en mouvement Bus immobile en mouvement en mouvement X Immobile / centre Roue Immobile / centre en mouvement en mouvement Immobile / centre X Route en mouvement immobile immobile en mouvement en mouvement

ANAlyser 2. Dans le tableau, les réponses sont-elles toutes identiques pour un même objet X ? Pourquoi ? Non, pour un même objet toutes les réponses ne sont pas identiques car on compare les mouvements par rapport à des références différentes.

VALider 3. En conclusion, que faut-il préciser lorsqu’on affirme qu’un solide est en mouvement ? On doit préciser la référence choisie pour comparer le mouvement : c’est ce qu’on appelle le référentiel.

Un bus roule lentement en ville, Aurélien (A) est assis dans le bus. Bénédicte (B), elle aussi dans le bus, aperçoit Cédric (C) qui est sur le bord de la route. Elle marche alors dans l’allée vers l’arrière du bus pour rester à la hauteur de Cédric.

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PARTIE 2 Comment caractériser un mouvement ?

S’APProprier

4. Que peut-on dire de l’échelle des photos ? L’échelle des photos est une échelle de réduction ( les dimensions sur la photo sont plus petites que les dimensions réelles). 5. Proposer une méthode de calcul pour déterminer l’échelle des photos.

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7. Sur un autre papier calque, décalquer le tube horizontal du cadre du vélo, ainsi que le centre de la balle de la première photo. Passer à la deuxième photo en faisant coïncider la nouvelle position du cadre puis relever la position du centre de la balle. Renouveler l’opération pour les 4 autres photos.

ANAlyser

8. Quelle est la trajectoire d’un point du cadre du vélo par rapport au sol ? C’est une trajectoire rectiligne. 9. Quelle est la trajectoire du centre de la balle par rapport au sol ? C’est une trajectoire curviligne. 10. Quelle est la trajectoire du centre de la balle par rapport au cadre du vélo ? C’est une trajectoire rectiligne.

VALider

11. Pourquoi les deux trajectoires du centre de la balle sont-elles différentes ? Les trajectoires sont différentes car dans un cas, le référentiel choisi est le sol et dans l’autre cas le référentiel choisi est le cadre du vélo.

PARTIE 3 Un pas vers la première scientifique

ANAlyser

12. Exprimer la valeur de la vitesse atteinte par Usain Bolt en m.s-1. 44,72 km = 44270 m 1h = 3600 s ? 1s

v = (44270 × 1) / 3600 v = 12,3 m.s-1

13. Quelle a été la durée du 100 m de « Reggie » Walker ? Pour répondre à cette question, quelle définition de la vitesse doit-on utiliser ?

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6. Considérer la photo 1 et reproduire soigneusement sur une feuille de papier calque, la route par une ligne horizontale. Relever la position du centre de la balle par une croix. Déplacer le calque sur la photo 2, en faisant coïncider la ligne de la route, et relever de nouveau la position du centre de la balle. Répéter l’opération de relevé pour les 4 autres photos.

Le document 5 ,en Annexe 2, montre six photos successives représentant un cycliste en mouvement. Le cycliste roule à vitesse constante et lâche une balle de tennis d’une certaine hauteur h.

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On doit utiliser la vitesse moyenne. V = d / Δt à Δt = d / v Δt = 100 / 9,26 à Δt = 10,8 m.s-1

14. Au moment où la valeur de la vitesse instantanée d’Usain Bolt était à son maximum, quelle distance parcourait-il en 1,00 s ? En 1s, Usain Bolt a parcouru 12,3 mètres. 15. En combien de temps aurait-il effectué son 100 m s’il avait parcouru toute la distance à cette vitesse ? 100 / 12,3 = 8,13 s S’il avait couru à une vitesse constante ( vitesse de pointe), en faisant la proportion, les 100 m auraient été effectuées en 8,13 s.

ANNEXE 1

Document 1 Notion de trajectoire

Document 2 Chronophotographie

Document 3 Vitesse sur 100 mètres

L’épreuve du 100 m est une épreuve phare des Jeux Olympiques d’athlétisme. En 1908, le sud africain « Reggie » Walker réalise un record olympique du 100 m avec une vitesse moyenne de valeur 9,26 m.s-1 .

Les performances des athlètes n’ont fait que s’améliorer : en 1999, l’américain Maurice Green bat un nouveau record avec un temps de 9,78 s.

Le 17 août 2009, lors de la finale des championnats du monde d’athlétisme à Berlin, le jamaïquain Usain Bolt ( photo ci-contre ) établit un nouveau record avec un temps de 9,58 s. Lors de l’épreuve, sa vitesse instantanée a atteint une valeur de 44,72 km.h-1.

Document 4 Une vitesse, des vitesses …

La chronophotographie est une technique d’imagerie qui consiste à repérer par des croix et à intervalle de temps régulier, le mouvement d’un solide. Voici trois exemples de mouvements caractéristiques pour des trajectoires rectilignes :

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ANNEXE 2 Document 5 cycliste lâchant une balle de tennis

La valeur de la vitesse moyenne est donnée par le rapport entre la distance parcourue d et la durée Δt nécessaire pour parcourir cette distance : v = d / Δt Si la distance est exprimée en mètre (m) , et la durée en secondes (s) alors la vitesse est exprimée en mètre par seconde (m.s-1). La valeur de la vitesse intantanée est la valeur de la vitesse moyenne pendant une durée suffisamment courte.