Situation étudiée
Masse de la balle : \(m=59\ \mathrm g = 0{,}059\ \mathrm {kg}\) ;
Échelle de l'image : les deux règles jaunes mesurent 1 mètre.
Pointages des positions de la balle
Question⚓
Comme dans les activités précédentes, vous pouvez réaliser vous-mêmes les pointages des positions du véhicule au cours du mouvement.
Téléchargez et enregistrez sur votre ordinateur la vidéo du mouvement en cliquant ICI.
Comme dans les activités précédentes, utilisez Pymecavidéo pour réaliser les pointages de la position d'un des points du véhicule et enregistrez-les au format csv, et remplacez toutes les ',' par des '.' pour les traiter avec les programmes Python déjà utilisés.
Vous pouvez télécharger directement le fichiers de pointages dans la Solution de cette question.
Analyse à l'aide d'un programme Python
Question⚓
Vous pouvez utiliser votre Notebook dans Capytale s'il est fonctionnel.
Dans le cas contraire, un Notebook corrigé est à votre disposition, toujours dans Capytale, avec le code suivant : d65f-375809.
Si vous n'arrivez pas à tracer les vecteurs et variations de vitesses, vous pouvez cliquer sur Solution ci-dessous pour accéder à des exemples de résultats.
Analyse des tracés
Question⚓
Faire le bilan des forces appliquées à la balle de tennis dans les différentes phases du mouvement, y compris lors du rebond.
Que peut-on dire du vecteur vitesse instantanée dans chacune des phases ?
Même question pour le vecteur variation de vitesse \(\Delta \vec v\).
Comparez les direction, sens et norme des vecteurs \(\Delta \vec v\) et de la somme des forces appliquées au véhicule dans chacune des phases du mouvement.
Analysez les variations des différentes formes d'énergie en les reliant aux forces appliquées. Y a-t-il dissipation d'énergie mécanique ? Si oui, à quel(s) moment(s) particulier(s) du mouvement ?
Solution⚓
1. Lorsque la balle est en l'air, elle ne subit que son poids \(\vec P\) si on néglige les forces de frottement de l'air. Lors du rebond, elle subit une action de la part du sol, dirigée vers le haut et s'opposant au mouvement.
2. Au cours du mouvement, le vecteur vitesse instantanée varie en norme, direction.
3. Lorsque la balle est en l'air, les tracés montrent un vecteur \(\Delta \vec v\) pouvant être considéré comme constant.
Lors du rebond, \(\Delta \vec v\) est significativement plus intense et pointe vers le haut.
4. Lorsque la balle est en l'air, \(\Delta \vec v\) est colinéaire, de même sens, au poids \(\vec P\).
Lors du rebond, si on note \({\vec F}_R\) la force exercée par le support, \(\vec P + {\vec F}_R \ne \vec0\). Cette résultante des forces appliquées pointe vers le haut, légèrement en sens inverse du mouvement. Il en est de même pour le vecteur \(\Delta \vec v\).
5. Lorsque la balle est en l'air, on constate que l'énergie mécanique se conserve (elle est constante). Le poids ne conduit pas à une dissipation d'énergie.
En revanche, lors du rebond, l'énergie mécanique est presque diminuée d'un facteur 2. La force qui s'exerce entre la balle et le sol, la déformation de la balle dissipent de l'énergie mécanique.