ÉTUDE DU MOUVEMENT D'UNE BALLE
ENTRE DEUX REBONDS

• Objectifs, place dans la progression 
• Évaluation 
• Exemples de résultats scientifiques 

  Objectifs, place dans la progression

L'objectif de ce TP est d'évaluer les savoirs et savoir-faire, en cours de formation, des élèves :

• savoirs de physique,
• savoirs informatiques,
• savoir utiliser des outils informatiques,
• savoir mettre en œuvre des méthodes numériques,
• savoir mettre en œuvre des démarches expérimentales en physique.

Au niveau des outils informatisés, les élèves ont déjà manipulé le logiciel Image II (CNDP - INRP) pour relever des positions sur une image numérisée (chute parabolique ou semi parabolique). Ils ont régulièrement travaillé avec le logiciel Regressi (Micrelec) tant en physique qu'en chimie (au moins pour le traitement de données). Ils disposent d'une fiche récapitulative des fonctions de ces deux logiciels.

En physique, les élèves ont étudié le théorème du centre d'inertie et l'ont mis en œuvre dans différentes situations (exercices et TP). Il s'agit, ici, d'évaluer leurs connaissances en s'appuyant sur l'exemple du mouvement d'un objet dans le champ de pesanteur.

Les élèves ont déjà utilisé l'optimisation d'un modèle pour évaluer la valeur "expérimentale" d'un paramètre et la comparer à celle du modèle théorique (voir la progression).

  Évaluation

La première partie qui concerne l'acquisition sur une image numérisée n'est pas sujet à évaluation. Les élèves sont étroitement guidés de façon à ce qu'ils obtiennent rapidement les mesures à exploiter, mais l'acquisition leur est demandée afin qu'ils s'approprient la situation physique étudiée.

Les questions pour l'évaluation en physique :

• Écrire "correctement" les résultats obtenus [pour Vy(t)] en précisant la signification et l’unité de chaque paramètre.
• Interpréter l’allure du graphe de Vx(t).
• Qu’en déduisez-vous pour le vecteur accélération du mouvement ?
• En vous appuyant sur les caractéristiques du vecteur accélération répondre à la question : Le mouvement du centre d'inertie de la balle peut-il être assimilé à un mouvement de chute libre ?
• Connaître les expressions de l'énergie cinétique d'un solide en translation, l'énergie potentielle de pesanteur et l'énergie mécanique du système {solide-Terre}.
• Interpréter l’allure des courbes obtenues [pour Ec(t), Ep(t) et Em(t)]
• Les résultats sont-ils en cohérence avec ceux de la question 4 ?

Les questions pour l'évaluation des savoirs informatiques

• expliquer la méthode de calcul permettant d’obtenir Vx
• Expliquer clairement en quelques lignes le principe de la méthode (la méthode des moindres carrés) permettant d’obtenir les résultats précédents.

Les questions pour l'évaluation des savoir utiliser

• Créer deux nouvelles variables x = X1/100 et y = Y1/100 pour convertir les mesures en m.
• Choisir puis afficher le graphe de Vy en fonction de la date t.
• Proposer une modélisation avec calcul automatique des paramètres du modèle.
• Afficher les graphes de Vx(t) en superposition avec Vy(t) [ou Em(t), Ec(t) et Ep(t)]

Les questions pour l'évaluation des savoir mettre en œuvre 

• Obtenir les coordonnées Vx et Vy du vecteur vitesse
• Calculer successivement l’énergie cinétique Ec de la balle, puis l’énergie potentielle Ep et l’énergie mécanique Em de la balle dans le champ de pesanteur en choisissant Ep = 0 pour y = 0.

INRP-TECNE
Unité Informatique et enseignement
04/04/2000