ÉTUDE DES REBONDS D'UNE BALLE
L'activité proposée ici est l'étude du
mouvement dune balle qui tombe puis rebondit : aspects cinématiques et
échanges énergétiques (énergie potentielle du système Terre-balle et énergie
cinétique) au cours des différentes phases.
L'utilisation de l'image est particulièrement
adaptée puisqu'il faut suivre la trajectoire au cours d'un mouvement comportant plusieurs
phases. Si la trajectoire est dans un plan il est possible d'en exploiter la
chronophotographie. Si l'objet rebondit verticalement, il faut filmer le mouvement et en
faire l'analyse image par image.
Principe de l'étude
Relevé des coordonnées au cours du temps
Sur la chronophotographie ou sur
le film, on repère les positions successives de la balle au cours du temps. |

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Étude de la vitesse
Par dérivation numérique on
peut obtenir les différentes valeurs des vitesses Vx et Vy. Létude des directions et sens du vecteur-vitesse en différents points de
la trajectoire permet de prévoir les signes des coordonnées Vx et Vy du vecteur-vitesse
et par la suite dinterpréter les graphes Vx(t) et Vy(t).
Sur les graphes Vx(t) et Vy(t) ci-contre, on peut repérer
et noter les instants des rebonds et des passages aux sommets. |

Graphe Vx(t) et Vy(t) |
Étude énergétique
A partir des valeurs des
coordonnées de positions et du vecteur vitesse, on peut calculer les valeurs des
différentes énergies du système Terre-balle : cinétique de translation (on ne tient
pas compte de la rotation), potentielle de pesanteur. La
superposition des représentations de lénergie cinétique et de lénergie
potentielle en fonction du temps permet de mettre en évidence les transferts
dénergie entre deux rebonds. |

Graphe Ec(t) et Ep(t) |
0n peut également étudier
l'énergie mécanique. Son graphe en fonction du temps montre l'existence des paliers
traduisant la conservation lors des phases aériennes. Le passage d'un niveau d'énergie au suivant montre la perte d'énergie
mécanique du système lors du rebond. Cette variation est également visible sur la
représentation de l'énergie cinétique. |

Superposition des graphes Em(t) et Ec(t) |
Notre réalisation en classe
Cette étude a été réalisée à partir de la
chronophotographie numérisée du rebond d'une balle de golf fournie avec le logiciel
Image II (CNDP-INRP-Jeulin).
Les relevés de
coordonnées ont été effectués avec le logiciel Image II et l'analyse a été conduite
avec le logiciel Regressi (Micrelec).
Balle de golf - Chronophotographie INRP. |

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L'étude du mouvement a été réalisée par tous les
élèves d'une classe de Première S, lors d'une séance de travaux pratiques.
Téléchargement de la
fiche élève au format Word 97 Rebonds.doc (207 Ko)

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